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Una plántula es un esporofito joven que se desarrolla a partir de un embrión de planta a partir de una semilla . El desarrollo de la plántula comienza con la germinación de la semilla. Una plántula joven típica consta de tres partes principales: la radícula (raíz embrionaria), el hipocótilo ( brote embrionario ) y los cotiledones (hojas seminales). Las dos clases de plantas con flores (angiospermas) se distinguen por su número de hojas seminales: las monocotiledóneas (monocotiledóneas) tienen un cotiledón en forma de lámina, mientras que las dicotiledóneas (dicotiledóneas) poseen dos cotiledones redondos. Las gimnospermas son más variadas. Por ejemplo, las plántulas de pino tienen hasta ocho cotiledones. Las plántulas de algunas plantas con flores no tienen cotiledones en absoluto. Estas se denominan acotiledones .
La plúmula es la parte del embrión de una semilla que se desarrolla hasta convertirse en el brote que lleva las primeras hojas verdaderas de una planta. En la mayoría de las semillas, por ejemplo, la del girasol , la plúmula es una pequeña estructura cónica sin ninguna estructura de hojas. El crecimiento de la plúmula no se produce hasta que los cotiledones han crecido por encima del suelo. Esta es la germinación epigea . Sin embargo, en semillas como la del haba , se puede ver una estructura de hojas en la plúmula de la semilla. Estas semillas se desarrollan cuando la plúmula crece a través del suelo y los cotiledones permanecen debajo de la superficie. Esto se conoce como germinación hipogea .
Las plántulas de dicotiledóneas cultivadas a la luz desarrollan hipocótilos cortos y cotiledones abiertos que dejan al descubierto el epicótilo . Esto también se conoce como fotomorfogénesis . Por el contrario, las plántulas cultivadas en la oscuridad desarrollan hipocótilos largos y sus cotiledones permanecen cerrados alrededor del epicótilo en un gancho apical . Esto se conoce como escotomofrogénesis o etiolación . Las plántulas etioladas son de color amarillento, ya que la síntesis de clorofila y el desarrollo de cloroplastos dependen de la luz. Abrirán sus cotiledones y se volverán verdes cuando se las trate con luz.
En una situación natural, el desarrollo de las plántulas comienza con la escotomofogénesis, mientras la plántula crece a través del suelo e intenta alcanzar la luz lo más rápido posible. Durante esta fase, los cotiledones están bien cerrados y forman el gancho apical para proteger el meristemo apical del brote de daños mientras atraviesa el suelo. En muchas plantas, la cubierta de la semilla todavía cubre los cotiledones para una protección adicional.
Al salir a la superficie y alcanzar la luz, el programa de desarrollo de la plántula cambia a fotomorfogénesis. Los cotiledones se abren al entrar en contacto con la luz (separando la cubierta de la semilla, si aún está presente) y se vuelven verdes, formando los primeros órganos fotosintéticos de la planta joven. Hasta esta etapa, la plántula vive de las reservas de energía almacenadas en la semilla. La apertura de los cotiledones expone el meristemo apical del brote y la plúmula que consiste en las primeras hojas verdaderas de la planta joven.
Las plántulas perciben la luz a través de los receptores de luz fitocromo (luz roja y roja lejana) y criptocromo (luz azul). Las mutaciones en estos fotorreceptores y sus componentes de transducción de señales conducen a un desarrollo de plántulas que no se ajusta a las condiciones de luz; por ejemplo, plántulas que muestran fotomorfogénesis cuando crecen en la oscuridad.
Una vez que la plántula comienza a realizar la fotosíntesis , ya no depende de las reservas de energía de la semilla. Los meristemos apicales comienzan a crecer y dan lugar a la raíz y al brote . Las primeras hojas "verdaderas" se expanden y a menudo se pueden distinguir de los cotiledones redondos por sus formas distintivas que dependen de la especie. [1] Mientras la planta crece y desarrolla hojas adicionales, los cotiledones eventualmente envejecen y se caen. El crecimiento de las plántulas también se ve afectado por la estimulación mecánica, como el viento u otras formas de contacto físico, a través de un proceso llamado tigmomorfogénesis .
La temperatura y la intensidad de la luz interactúan en su efecto sobre el crecimiento de las plántulas; con niveles bajos de luz, aproximadamente 40 lúmenes/m2 son eficaces en un régimen de temperatura día/noche de 28 °C/13 °C (Brix 1972). [2] Un fotoperiodo inferior a 14 horas hace que el crecimiento se detenga, mientras que un fotoperiodo extendido con intensidades de luz bajas a 16 h o más produce un crecimiento continuo (libre). Se gana poco utilizando más de 16 h de baja intensidad de luz una vez que las plántulas están en el modo de crecimiento libre. Los fotoperiodos largos que utilizan intensidades de luz altas de 10.000 a 20.000 lúmenes/m2 aumentan la producción de materia seca, y aumentar el fotoperiodo de 15 a 24 horas puede duplicar el crecimiento de materia seca (Pollard y Logan 1976, Carlson 1979). [3] [4]
Brown y Higginbotham (1986) investigaron los efectos del enriquecimiento de dióxido de carbono y el suministro de nitrógeno en el crecimiento de la picea blanca y el álamo temblón . [5] Las plántulas se cultivaron en entornos controlados con CO2 atmosférico ambiental o enriquecido ( 350 o 750 f 1/L, respectivamente) y con soluciones nutritivas con contenido alto, medio y bajo de N (15,5, 1,55 y 0,16 mM). Las plántulas se cosecharon, pesaron y midieron a intervalos de menos de 100 días. El suministro de N afectó fuertemente la acumulación de biomasa, la altura y el área foliar de ambas especies. Solo en la picea blanca, la relación de peso de la raíz (RWR) aumentó significativamente con el régimen de bajo contenido de nitrógeno. El enriquecimiento de CO2 durante 100 días aumentó significativamente la biomasa total y de las hojas de las plántulas de abeto blanco en el régimen alto en N, la RWR de las plántulas en el régimen medio en N y la biomasa de las raíces de las plántulas en el régimen bajo en N.
Las plántulas de primer año suelen tener altas tasas de mortalidad, siendo la sequía la causa principal, ya que las raíces no han podido desarrollarse lo suficiente para mantener el contacto con el suelo lo suficientemente húmedo como para evitar el desarrollo de estrés hídrico letal en las plántulas. Sin embargo, de manera un tanto paradójica, Eis (1967a) [6] observó que, tanto en lechos de semillas minerales como de hojarasca, la mortalidad de las plántulas era mayor en hábitats húmedos (aluvión y Aralia–Dryopteris ) que en hábitats secos ( Cornus –Moss). Comentó que en hábitats secos después de la primera temporada de crecimiento, las plántulas sobrevivientes parecían tener una probabilidad mucho mejor de supervivencia continua que aquellas en hábitats húmedos o mojados, en los que el levantamiento por heladas y la competencia de la vegetación menor se convirtieron en factores importantes en años posteriores. La mortalidad anual documentada por Eis (1967a) [6] es ilustrativa.
Las plántulas son particularmente vulnerables al ataque de plagas y enfermedades [7] y, en consecuencia, pueden experimentar altas tasas de mortalidad. Las enfermedades que son especialmente dañinas para las plántulas incluyen el marchitamiento fúngico . Las plagas que son especialmente dañinas para las plántulas incluyen gusanos cortadores , cochinillas , babosas y caracoles . [8]
Las plántulas se trasplantan generalmente [9] cuando aparece el primer par de hojas verdaderas. En el Reino Unido, esto se conoce como trasplantar . [10] [11] Se puede proporcionar sombra si la zona es árida o calurosa. Se puede utilizar un concentrado de hormonas vitamínicas disponible en el mercado para evitar el shock del trasplante, que puede contener clorhidrato de tiamina , ácido 1-naftalenacético y ácido indolbutírico.
