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MANEJO DEL STRESS VEGETAL
    POR TEMPERATURA
HANDLING TEMPERATURE PLANT
          STRESS
      Dr. Luis Alberto Lightbourn Rojas*
                                          DIRECTOR
              DIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA
                                      DE CONOCIMIENTO
                                   BIOTEKSA, S.A. DE C.V.
  Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas RENIECYT 14541
                                      www.bioteksa.com
                                      lalr@bioteksa.com
INTRODUCCIÓN
El estudio y comprensión de los fenómenos que limitan el crecimiento y
reproducción de las plantas en general y de las domésticas en
particular, es básico para la producción, manejo y rastreabilidad de
biomasa con alto valor comercial.

         Study and understanding the phenomena that limit the growth and
         reproduction of plants in general and particularly domestic, is
         essential for the production, handling and traceability of high
         commercial value biomass.

El STRESS por temperatura es un factor limitante, piedra
   angular para construir conocimiento básico que nos
permita desarrollar tecnologías ad hoc y hacer altamente
             competitivos a los productores.

                            The Stress by temperature is a limiting factor,
                        cornerstone to build basic knowledge that allows us to
                            develop ad hoc technologies and make highly
                                       competitive producers.
Esto implica per se
                  This implies per se




NO ESTORBAR LOS MECANISMOS NATURALES DE
    ADAPTACIÓN QUE TIENEN LAS PLANTAS

                   DO NOT OBSTRUCT/INTERFERE
          THE NATURAL ADAPTATION MECHANISMS OF THE PLANT
COMO EN TODAS LAS INTERACCIONES CON SERES VIVOS
     AS IN ALL INTERACTIONS WITH LIVING BEINGS

                                                        2) NO
    1) NO
                                                      ESTORBAR
 HACER DAÑO
                                                      NOT TO
    DO NOT HARM                                 OBSTRUCT/ INTERFERE


    Para ello, el conocimiento de los mecanismos de reacción y su
   concatenación en sinergia con los delicados y precisos procesos
                      metabólicos que logran que:
   For this, knowledge of reaction mechanisms and their concatenation in
      synergy with the delicate and metabolic processes achieve that:




El GENOMA se exprese en PROTEOMA, que el TRANSCRIPTOMA
transfiera información para que el METABOLOMA y el SECRETOMA
funcionen en sincronía, con los cambios, flujos y ritmos de las fases propias
de las oscilaciones metabólicas y la difusión molecular de la nutrición
genomática.
The GENOME be expressed in PROTEOME, the TRANSCRIPTOME
transfer information for the METABOLOME and SECRETOME to work in
synchrony with the changes, flows, and rhythms of their own phases in
metabolic oscillations and the molecular diffusion of the genomatic nutrition.




 Eje fundamental para tener una producción planeada
  de la biomasa, objeto de la producción agrológica.

 Essential axis to have a planned biomass production as object of
                     the agrological production.
PLANT STRESS
Es un término difícil de definir por la compleja interacción entre la planta
y el medio ambiente:
                                                              Factor 3


En la naturaleza es imposible                      Factor 2
                                                                         Factor 4

encontrar condiciones dónde el
STRESS se manifieste por la acción              Factor 1
                                                                             Factor ..n
de un solo factor.


                             In nature it is impossible to find conditions where
                             stress is manifested by the action of a single
                             factor.

Muchos de los factores que combinados producen STRESS,
individualmente no tienen el mismo efecto, cuya causa es la
combinación de esos elementos.

          Many factors that combined produce STRESS, individually do not
          have the same effect, caused by the combination of those elements.
Debido a ello, el STRESS se define de forma
genérica como el conjunto de factores bióticos o
abióticos que causan alteraciones en el
funcionamiento normal de la planta afectando su
crecimiento y reproducción.


As a result, STRESS is defined as the set of biotic
or abiotic factors that cause changes in the
normal function of the plant, affecting its growth
and reproduction.
CAUSAS DE ENFERMEDADES
ABIÓTICAS O NO INFECCIOSAS:
1.- Temperaturas extremas

1.- Extreme temperatures
2.- Falta o exceso de humedad en el suelo

2.- Lack or excess of humidity in the soil

3.- Falta o exceso de luz
3.- Lack or excess of light
4.- Falta de oxígeno

4.- Lack of oxigen
5.- Aire contaminado

5.- Polluted air
6.- Deficiencias nutrimentales
6.- Nutrimental deficiences

7.- Toxicidad por minerales

7.- Mineral Toxicity

8.- Acidez o alkalinidad del suelo

8.- Acidity or alkalinity of the soil

9.- Toxicidad por pesticidas y compuestos orgánicos

9.- Pesticid Toxicity and organic compounds

10.- Prácticas agrícolas inadecuadas

10.- Inappropriate agricultural practices
IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA
         Efectos de la temperatura en el crecimiento
   El crecimiento es un aumento irreversible en volumen y biomasa
   estructural que implica división celular, alargamiento, maduración
   y especialización de tejidos y órganos.




   Growth is an irreversible increase in volume and structural biomass that
   involves cell division, lengthening, maturation and specialization of
   tissues and organs.

La tasa de crecimiento es proporcional al producto de la tasa de
actividad catabólica y la eficiencia para convertir fotosintátos en
biomasa estructural.

           The growth rate is proportional to the catabolic activity rate and
           efficiency to convert photosynthates into structural biomass.
El crecimiento es influenciado por diversos
factores del medio ambiente, pero ninguno más
importante que la temperatura.

                         Growth is influenced by various environmental
                         factors, but none is more important than
                         temperature.


La relación entre la tasa de crecimiento y la temperatura es
logarítmica, la tasa de crecimiento es proporcional a la
temperatura cinética media y no al promedio de
temperatura.

                 Relationship between growth rate and temperature are
                 logarithmic, the growth rate is proportional to the average
                 kinetic temperature and not to the average temperature.
Gráfica de temperatura diaria y cinética promedio en un año (2010) para la
localidad de Culiacán, Sin., Mex., Agrícola Paralelo 38.
                             35

          Temperatura (ºC)   30

                             25

                             20

                             15

                             10

                             5
                              0   50   100    150 200      250   300   350
                                             Día Juliano
La Figura muestra que aún cuando las temperaturas medias diarias están dentro
del rango para crecimiento activo, los cambios diurnos pueden causar que la
tasa de crecimiento disminuya bastante durante el día. Las variaciones de la
temperatura diurna tiene grandes efectos sobre el crecimiento de la planta.

The figure shows that even when average daily temperatures are within the range for
active growth, diurnal changes can cause the growth rate to decrease significantly
during the day. The diurnal temperature variations have large effects on plant growth.
La temperatura climática afecta las plantas de tres formas:
         The climate temperature affects plants in three ways


 1.- Los cambios estacionales de temperatura requieren
 que el TIMING de los eventos del ciclo vital de la planta
 sea apropiado para la supervivencia y la reproducción.

        1.-Seasonal temperature changes require that TIMING of events in the
        life cycle of the plant be appropriate for survival and reproduction.


 2.- Las temperaturas extremas limitan la supervivencia y la
 reproducción en forma Booleana. En este modelo, la
 temperatura extrema determina la tasa de crecimiento en
 períodos en que los extremos no excedan los límites de
 estabilidad de la especie.

      2.-Extreme temperatures limit the survival and reproduction in a Boolean
      way. In this model, the extreme temperature determine the growth rate in
      periods in which the extremes do not exceed the limits of the stability of
      species.
3.- Las fluctuaciones de corto plazo entre los límites
extremos, típicamente diurnos, también afectan el
crecimiento de la planta y por consiguiente su
productividad.

                3.-Short-term fluctuations between the extreme limits, typically
                diurnal, also affect plant growth and hence productivity.

 Típicamente, el crecimiento de la planta en función de la temperatura se
                                describe como:
    Typically, the plant growth as a function of temperature is described as:

  Despacio a baja temperatura, luego se acelera cuando se
  alcanza cierta temperatura arriba de la cual el crecimiento se
  vuelve lento y, cuando se excede cierto límite cesa el
  crecimiento.

  Slow at low temperature, then it accelerates when it reaches certain
  temperature above which growth slows down and, when it exceeds a certain
  limit growth ceases.
El crecimiento es resultado de un conjunto de relaciones químicas
concertadas sincrónicamente con una dependencia definitiva de la
temperatura a nivel enzimático, ya que una enzima es activada,
desactivada o aún destruida dependiendo de los cambios térmicos.


     Growth is the result of a set of chemical relationships synchronously
     concerted with a temperature dependence at enzymatic level, because an
     enzyme is activated, deactivated or destroyed depending on temperature
     changes.


Los efectos de la temperatura sobre el metabolismo y el crecimiento
son dependientes del tiempo. Los tiempos intermedios de respuesta de
las plantas a los cambios ambientales se conocen como aclimatación o
plasticidad fenotípica.


       The effects of temperature on metabolism and growth are dependent
       from time. The intermediate time of plant response to environmental
       changes are known as acclimation or phenotypic plasticity.
DEPENDENCE OF ALL KINDS OF CHILLING INJURY ON A PRIMARY
CHANGE IN MEMBRANE LIPIDS


DEPENDENCIA DE TODOS LOS TIPOS DE DAÑO POR FRIO EN UN
CAMBIO PRIMARIO DE MEMBRANA LIPIDICA
Chilling temperature             Solidification of membrane lipids



                                                                                                           Epidermal
Plasmalemma        Chloroplast                                       Mitochondria                            cells



Increase in       Increase in              Increase in
    cell          permeability             permeability                                                    Lowered
permeability                                                                                              permeability
                                                                      Disruption of
                  Disruption of                                          aerobic
                 photosyntehsis                                        respiration
  Loss of
  solutes                                                                                                  Decreased
                                                                                                          water uptake
                   Starvation                     ATP                Enhancement             Deficit of
                                                                      of anaerobic            aerobic
                                                 Deficit                                  intermediates
Pseudoplasm                                                            respiration
   olysis
                                                                                                             wilting

                Decreased         Cessation of         Retardation         Accumulation     Biochemical
                  active          cytoplasmic           of protein           of toxins        lesions
                 uptake            streaming            synthesis
 Cold shock
                                                                                                           Secondaty
                                                                                                          stress injury
                                                      Accumulation
                Net leakage                             of amino
                  of ions                              acids, NH3
  Primary
direct injury

                                          PRIMARY INDIRECT INJURY
Enfriamiento por               Solidificación de lípidos de
                          temperatura                           membrana


 Plasmalemm                                                                                             Células de
                   Cloroplasto                                      Mitocondria
      a                                                                                                 epidermis



  Incremento      Incremento en             Incremento en
       en         permeabilidad             permeabilidad
 permeabilida                                                                                              Baja
    d celular                                                                                          permeabilidad
                                                                      Ruptura de
                  Ruptura de la                                     la respiración
                   fotosintesis                                        aeróbica
 Pérdida de
  solutos                                                                                              Disminución
                                                                                                       de consumo
                                                                                                         de agua
                    Starvation                                      Enhancement          Déficit de
                                             Deficiencia                de la         intermediarios
                                              en ATP                 respiración         aeróbicos
Pseudoplasmo-                                                        anaeróbica
     lisis
                                                                                                         Marchitez

                Disminución         Cese de la      Retraso en la       Acumulación       Lesiones
                   activa            corriente       síntesis de         de toxinas      bioquímicas
                de consumo        citoplasmática      proteínas
 Choque frio                                                                                            Daño por
                                                                                                         estrés
                                                    Acumulación                                        secundario
                Fuga neta de                            de
                   iones                            aminoácidos,
    Daño                                                NH3
  primario
   directo
                                            DAÑO INDIRECTO PRIMARIO
Possible types of freezing resistance

                              Freezing Resistance


              Avoidance                                      Tolerance


                                                     (5) Of             (6) Of
    (1)
                             Freezing             Extracelular       Intracellular
   Low                                             Freezing           Freezing
Temperature


                    Any                       (4)
                  Frezing                Intrecellular
                                           Freezing



       (2)                         (3)
       By                   By Lowering the
  Super Cooling              freezing point
Posibles tipos de resistencia a congelamiento

                    Resistencia a la congelación


                 Evitar                              Tolerancia


                                                (5)               (6)
    (1)
                      Congelamiento        Congelamiento    Congelamiento
   Baja                                     Extracelular     Intracelular
Temperatura


                Cualquier                 (4)
              Congelamiento         Congelamiento
                                     Intrercelular


       (2)                      (3)
       Por                Por reducción
     Super                 del punto de
  enfriamiento             congelación
The six different kinds of heat injury and their relation to the primary heat-induced
                                                    strains
STRAINS
DIRECT




 INDIRECT
 STRAINS




                                                                                 DIRECT
                                                                                 INJURY
 INDIRECT
  INJURY
DIRECTO
 DAÑO
          Seis diferentes tipos de daño por frio y su relacion al daño primario inducido por calor




                                                                             DAÑO DIRECTO

   LESIONES
  INDIRECTAS
RELATIONS BETWEEN THE DIFFERENT KINDS OF FREEZING AND HEAT
                             TOLERANCE
                 Freezing vs. High temperature stress

          Secondary                                                            Primary
     freez-induced water                                                      heat stress
            stress
                                                       Avoidance of protein                      Tolerance
                         Tolerance of                   denaturation strain                 of protein
  Avoidance of          dehydratation
dehydration strain                                                                      denaturation strain
                            strain
                                                         Prevention of
                                                                High T

  Increased               Prevention of                    N              D
                                                               Normal T
vacuolar sugar               D     A
    content                                       Due to high hydrophobicity
                      due to high reduction


                 Avoidance of                                                     Increased
                                       avoidance of     Avoidance of net               Low T
                 loss of semi-         loss of semi-      protein loss            N              D
                  permeability          permeability                                  Normal T
                                                                                 (due to high
                                                                                hydrophobicity)
                                                                                                      Chilling and
                                                                                                       freezing
                                                                                                       sensitive
Relación entre los diferentes tipos de congelamientos y tolerancia al
                                  calentamiento
                    Estrés por Congelamiento vs. alta temperatura

            Secundario                                                              Primario
           Congelamiento                                                         estrés por calor
         inducido del agua
                                                             Evitar la                       Tolerancia de
                                                         desnaturalización                 desnaturalización
   Evitar la            Tolerancia de                     de proteínas y
deshidratación y       deshidratación y                                                         de daño
                                                              daño
     daño                   daño

                        Prevención de                      Prevención de
 Incremento en el                                                  High T
   contenido de            D     A
                                                              N              D
   azucares en          Debido a alta                             Normal T
      vacuola             reducción                        debido a alta
                                                           hidrofobicidad

               Evitar la           Evitar la perdida                                Incremento
             pérdida de                                   Evitar la
                                       de semi-         perdida neta                      Low T
                semi-               permeabilidad                                    N              D
            permeabilidad                               de proteínas
                                                                                         Normal T
                                                                                   (debido a alta
                                                                                   hidrofobicidad)
                                                 Sensible a frio y
                                                 congelamiento
THE FOUR POSSIBLE DIFFERENT STRESS RESISTANCE
                 MECHANISMS

             ESTRESS
            RESISTANCE



    1
 STRESS             STRESS TOLERANCE
AVOIDANCE



               2&3
                                         4
       STRAIN AVOIDANCE
                                STRAIN TOLERANCE
     (ABILITY TO PREVENT A
                                (ABILITY TO REPAIR
      PLASTIC OR ELASTIC
                                   THE STRAIN)
             STRAIN)
THE FOUR POSSIBLE DIFFERENT STRESS RESISTANCE
                 MECHANISMS

     ESTRESS RESISTANCE



     1
                    TOLERANCIA AL
  EVITAR               ESTRES
 EL ESTRES



            2&3                         4
         EVITAR EL               TOLERANCIA AL
       ESTIRAMIENTO              ESTIRAMIENTO
      (HABILIDAD PARA           (HABILIDAD PARA
     PREVENIR EL DAÑO          REPARAR EL DAÑO)
    PLASTICO O ELASTICO)
MECANISMO DE ACCIÓN DE LA TEMPERATURA
             THE TEMPERATURE ACTION MECHANISM
Temperatura e índices de velocidad de reacción
        Temperature and speed reaction rate

   X La temperatura no es una medida de cantidad o
   concentración de una substancia o de la energía total.

   X The temperature is not a measure of quantity or
   concentration of a substance or total energy.



   La temperatura mide el movimiento molecular, es decir,
  la energía cinética de las moléculas dentro del sistema.

   The temperature measures the molecular motion, namely, the
  kinetic energy of the molecules within the system.
En consecuencia, los índices de velocidad de
todas las reacciones elementales se incrementan
exponencialmente con los incrementos de
temperatura.
                         Consequently, rates of speed of all elementary
                         reactions are increased exponentially with
                         temperature increasing.



El metabolismo es una combinación de reacciones
elementales, muchas de las cuales, la gran
mayoría, controlan su velocidad por actividad
enzimática.

             Metabolism is a combination of elementary reactions, many
             of which, the vast majority, control their speed by enzymatic
             activity.
El índice de velocidad de una reacción catalizada por enzimas es
regulado tanto por el número de copias activas de la enzima
(cinética) como por el equilibrio químico dependiente de la
temperatura. Esto influye directamente en el proceso activador o
inhibidor de una enzima con respecto al sustrato.

    The speed indices of a reaction catalyzed by enzymes are regulated by the
    number of active enzyme copies (kinetics) and by the chemical equilibrium
    temperature dependent. This directly influences the activation or inhibition
    process of an enzyme with respect to the substrate.


Por medio de la ecuación de ARRHENIUS conocemos el índice
dependiente de la cinética molecular con respecto a la
temperatura, y por medio de la ecuación de VAN´T HOFF los
índices dependientes del equilibrio químico y la temperatura.

          Using the ARRHENIUS equation we know the molecular kinetics
          index-dependent respect to temperature, and by the VAN'T
          HOFF equation the index-dependent of chemical equilibrium and
          temperature.
Hemos comprobado que en ambos casos las
constantes de equilibrio son funciones exponenciales
idénticas en base a la temperatura absoluta recíproca.

         We found that in both cases the equilibrium constants are identical
         exponential functions based on the reciprocal absolute temperature.


                          ARRHENIUS

                    k (T) = A * e (-Ea/RT)
Donde:
k(T): Constante cinética (dependiente de la temperatura)
A: Factor pre-exponencial o factor de frecuencia.
Refleja la frecuencia de las colisiones
Ea: Energía de activación, expresada en kJ/mol
R: Constante universal de los gases. Su valor es 8,3143 J·K-1·mol-1
T: Temperatura absoluta en grados Kelvin (K)
Para ser usada como modelo de regresión lineal entre las
variables K y T − 1, esta ecuación puede ser reescrita así:
    To be used as a model of linear regression between variables K &
    T - 1, this equation can be re-written as follows:

             ln (k) = ln (A) - (Ea/ R) (1/T)

                         VAN´T HOFF
              d ln(K) / d T = ∆Ho / RT2
Considerando:
Las relaciones entre la energía libre de Gibbs
      The relationship between Gibbs free energy

La constante de equilibrio (∆Go = ∆Ho - T ∆So y ∆Go= -RT* lnK).
     The equilibrium constant (∆Go = ∆Ho - T ∆So y ∆Go= -RT* lnK).
La ecuación también se podría escribir de la siguiente manera:
The equation could also be written as follows:


           ln (K) = - (∆Ho/R)[1/T] + ∆So/ R
Dónde:
K: Es la constante de equilibrio a la Temperatura Absoluta
T: Es la Temperatura Absoluta en grados Kelvin (K)
R: Es la constante universal de los gases. R= 8,3143 J·K-1·mol-1
∆Ho: Es la variación en la Entalpía
∆So: Es la variación en la Entropía

          En ambos casos el índice de velocidad de los procesos
          biológicos   cambian    exponencialmente     con    la
          temperatura.

            In both cases the speed index of the biological processes
            change exponentially with temperature.
La temperatura no es una propiedad extensiva a la
cantidad de materia o concentración de materia. La
temperatura es una propiedad intensiva a la energía
cinética molecular.
        Temperature is not an extensive property to the amount or
        concentration of matter. Temperature is an intensive property of the
        molecular kinetic energy.

No hay rangos en los cuales los cambios de temperatura
dejen de afectar las tasas de crecimiento, por lo que es
incorrecto hablar de “rangos de STRESS por
temperatura”, lo correcto es hablar de “STRESS por
temperatura-tiempo”.

     There are not ranges at which temperature changes cease to affect
     growth rates, so it is incorrect to speak of "STRESS by temperature
     ranges, " the right is to talk about "STRESS by temperature-time. "
DAÑOS POR ACCIÓN DE LA TEMPERATURA

Los primeros daños manifestados en tejido vivo tanto a bajas
como altas temperaturas son cambios en la fase lipoidea y
desnaturalización proteínica.

                    The first damage expressed in living tissue at low and
                    high temperatures are changes in the lipoid phase and
                    protein denaturalization.


Como las plantas no pueden huir del ambiente
estresante y protegerse de las condiciones
adversas, han desarrollado varias estrategias
durante su evolución para adaptarse a las
cambiantes condiciones del medio ambiente.

         As plants can not escape the stressful environment and protect
         themselves from adverse conditions, they have developed various
         strategies during their evolution to adapt to changing environmental
         conditions.
La adaptación involucra tres eventos importantes:
         Adaptation involves three major events



    1.- PERCEPCIÓN DEL STRESS
           STRESS PERCEPTION

    2.- TRANSDUCCIÓN A SEÑALES ESPECÍFICAS
       TRANSDUCTION TO SPECIFIC SIGNALS

    3.- RESPUESTA FINAL
       FINAL RESPONSE
En los fenómenos de STRESS la planta “siente” las variantes
ambientales, “reconoce” correctamente las señales que se
producen ab intio y “usa” estas señales como iniciadores de una
serie de cambios específicos a varios niveles como:
                  In STRESS phenomena the plant "feels" the
                  environmental variations, "recognizes“ the signals that are
                  produced ab intio correctly and "use" these signals as
                  initiators of a series of specific changes at several levels
                  including:

 Alteraciones en la estructura morfológica
  Changes in the morphological structure
Desarrollo fisiológico
 Physiological development
Modificación de rutas bioquímicas
 Biochemical pathways Modification
 Expresión de genes STRESS-específicos
  STRESS-specific genes expression
                                               como respuestas adaptativas
                                                  as adaptive responses
La percepción de las señales de STRESS y sus interacciones iniciales
con las células pueden reconocerse por varias perturbaciones físicas:

                      The perception of stress signals and their initial
                      interactions with cells can be recognized by several
                      physical disturbances:

    Cambios en el volumen celular
      Changes in cell volume
                                                                     Factor 3

                                                          Factor 2
    Estructura de las biomembranas                                             Factor 4


      Structure of biomembranes
                                                     Factor 1
                                                                                    Factor ..n
    Balance iónico
      Ionic balance

    Contenido total y composición de los solutos celulares
      Total content and composition of the cell solutes

    Alteración de las interacciones proteína-ligando
      Alteration of protein-ligand interactions
La membrana lipídica tricapa, límite entre la célula y su medio
ambiente, se considera uno de los sitios de mayor percepción para las
señales de STRESS.
                     The three-layer lipid membrane, the boundary between
                     the cell and its environment, is considered one of the sites
                     for higher perception of stress signals.

         Membrana plasmática Membranas mitocondriales
           Plasma membrane             Mitochondrial membranes
         Membranas del núcleo Membrana del cloroplasto
           Membranes of nucleus        Chloroplast membrane

Estructuras muy bien organizadas que implican no solo a lípidos
y proteínas, si no a iones y otros tipos de receptores.
                    Highly organized structures that involve not only
                    lipids and proteins, but ions and other types of
                    receptors.
Responden a señales intrínsecas como del medio ambiente externo,
que desencadenan una serie de eventos biofisicoquímicos.

                    Respond to intrinsic signals such external environment,
                    which trigger a series of biophysical-chemical events.
En el control de esta serie de “eventos de vida” interviene la plena estructura
funcional de la planta: genoma (G), transcriptoma (T), secretoma (S),
metaboloma (M) y proteoma (P), como unidades interrelacionadas de alta
vinculación, ver la Figura.
                                           In control of this series of "life
                 T                         events"     interferes    the   full
                     G                     functional structure of the plant:
                                           the genome (G), transcriptome
     M                                     (T), secretome (S), metabolome
                               S           (M) and proteome (P) as
                                           interrelated units of high bonding,
                                           see Fig.

             P
Intersecciónes Biomáticas. Genoma, Transcriptoma, Secretoma,
Proteoma y Metaboloma.
Biomatic Intersections, Genome, Trancriptome, Secretome, Proteome and
Metabolome.
En la regulación de este complicado mecanismo por parte del genoma
intervienen genes específicos y no específicos.
                         In the regulation of this complicated mechanism by genome
                         specific and nonspecific genes take part.
Por una parte se estudian los diferentes mecanismos genéticos para
desarrollar plantas más tolerantes mediante la ingeniería genética.
           On the one hand we study the different genetic mechanisms to develop
           more tolerant plants through genetic engineering.




                  http://www.mfpl.ac.at/index.php?cid=136
Por otra parte se estudian los mecanismos biofisicoquímicos que
disparan las plantas a nivel: On the other hand are studied the
                            biophysical-chemical mechanisms that trigger
                            the plants at these levels:

     PERCEPCIÓN -> TRANSCRIPTOMA (RNA) ->
    SECRETOMA <-> METABOLOMA -> PROTEOMA
          PERCEPTION -> TRANSCRIPTOME (ARN) ->
         SECRETOME <-> METABOLOME -> PROTEOME


En Bioteksa estamos desarrollando la segunda vía mediante la
INGENIERÍA METABÓLICA LIGHTBOURN (IML) y el correspondiente
MODELO BIOQUMICO LIGHTBOURN (MBL), fundamentados en la
bionanofemtotecnología (BNF) aplicada a la arquitectura celular y
arquitectura molecular.
 In Bioteksa we are developing the second way through LIGHTBOURN
 METABOLIC ENGINEERING (IML) and the associated LIGHTBOURN
 BIOCHEMISTRY MODEL (MBL), based on the bionanofemtotechnology
 (BNF) applied to the cellular and molecular architecture.
La base de este desarrollo es enfocar el problema desde la perspectiva del
pensamiento complejo, es decir, manejar el STRESS térmico (o cualesquier
otro tópico biodinámico) no es solo un fenómeno de simple causa – efecto.
Ya que no existen soluciones únicas e independientes (mucho menos recetas
de cocina).
     The basis of this development is approaching the problem from the perspective
     of complex thinking, managing heat STRESS (or any other biodynamic topic) is
     not only a simple cause – effect phenomenon. Since there are not unique and
     independent solutions (even less cooking recipes).

 ERGO EL MANEJO DE FENÓMENOS BIODINÁMICOS ES UN PROCESO
                 SISTÉMICO PER NATURAM.
     ERGO THE MANAGEMENT OF BIODYNAMICS PHENOMENA IS A
               SYSTEMIC PROCESS PER NATURAM.

Siendo así, entendemos el enfoque que debemos dar si queremos
manejar el STRESS en función de nuestro principal objetivo que es la
producción de biomasa de alto valor. Veamos un ejemplo en el siguiente
cuadro multum in parvo.
               The approach we must take if we want to manage STRESS in
               function of our main objective is to produce high-value biomass.
               See an example in the table multum in parvo.
Modelo de relación e interacción de las Proteínas G, mostrando los fenómenos de stress
como una parte del todo. Este es uno de los objetivos principales de investigación del equipo
Bioteksa-CIAD.
Model of relationship and interaction of G Proteins, showing the stress phenomena of as a part
of everything. This is one of the main objectives of research of the Bioteksa-CIAD team.
El eje central son las proteínas G, base de los fenómenos
transductivos en señalización celular.
     G protein as central axis , base of the transductive phenomena in cell
     signaling.
                     Nuestro trabajo consiste en:
Su identificación y secuenciación
 Identification and sequencing
Precisar su relación con:
Clarify its relationship with:
                                                                        β
                                                                    α         γ
         Potenciales de membrana
                                                              GDP
          Membrane potentials
         pH intra y extra celular
         Intra & extra cellular pH
         Cationes divalentes
         Divalent cations                                 En relación con
         ATP                                              In relation with
         Nucleótidos cíclicos
         Cyclic nucleotides
         Conducciones acro-basipetálicas
         Acro-basipetal conductions
Las expresiones teleocuánticas de aminoácidos, purinas, elicitores,
hormonas y diferentes stresses, nos ayudan a interpretar los
movimientos trópicos que se manifiestan antes y después de cada
interacción fenomenológica en cada modelo ambiental particular.

    The teleoquantic expressions of amino acids, purines, elicitors, hormones
    and different stresses, help us to interpret the tropic movements that occur
    before and after each phenomenological interaction in each particular
    environmental model.


LA RAISON D´ ETRE es comprender epistemológicamente la
fenomenología en el marco de los tres ejes circunstanciales que
delimitan el desarrollo de este trabajo:

      LA RAISON D´ ETRE is epistemologically understanding the
      phenomenology in the framework of the three circumstantial axes
      that define the development of this work:
1.- Glicobiología
       Glicobiology
            2.- Termodinámica
                Thermodinamic
                              3.- ROS (reactive oxygen species)

     en el universo del MODELO BIOQUÍMICO LIGHTBOURN

En esas condiciones podremos entender cosmológicamente y manejar
prácticamente los fenómenos de STRESS por temperatura y todos los
demás STRESSES, aplicando los dos postulados básicos de la
bioética:
            Under these conditions we would understand cosmologically and
            manage the phenomena of temperature STRESS and all other STRESSES,
            applying the two basic principles of bioethics:

    1.- NO HACER                               2.- NO ESTORBAR
        DAÑO                                         NOT TO
    DO NOT HARM                                    INTERFERE
Esta es la base de manejo circunstancial con los seres vivos de
cualesquier especie. No causar daños ni al individuo ni al medio
ambiente con pretexto de corregir un problema. No estorbar los
mecanismos y las rutas metabólicas desarrollados por las plantas
tras millones de años de evolución.


         This is the basis of the circumstantial management with living
         beings of any species. Do not harm any species or environment
         under pretext of correcting a problem. Do not interfere the
         mechanisms and pathways developed by the plants over millions of
         years of evolution.


    Nuestras acciones tienen repercusión biunívoca; Boomerang:
 Lo que hagas al ambiente se te va a regresar con consecuencias
 incrementadas en velocidad, magnitud, tiempo y espacio,
 transformándose en una reacción en cadena estocásticamente
 incontrolada.
En el manejo propiamente descrito tenemos acciones Biológicas,
Físicas y Químicas, (BFQ), las cuales se dan en continuum mediante la
interacción Suelo, Planta, Agua, Atmósfera (SPAA) siguiendo un
patrón de matriz G3:
            Biological Actions, Physical and Chemical (BFQ, by its
            abbreviation in Spanish), which occur in continuum through
            interaction of Soil, Plant, Water, Air, Atmosphere (SPAA, by its
            abbreviation in Spanish) following a pattern of G3 matrix:

                       BIOLOGÍA               FÍSICA              QUÍMICA
      SUELO                 X                      O                     #
      PLANTA                X                      O                     #
       AGUA                 X                      O                     #
   ATMÓSFERA                X                      O                     #

 Matríz tipo G3 o Modelo de Interacción Secuencial “todos contra
 todos” para identificar, definir y precisar las variables funcionales del
 sistema.
                 G3 type Matrix or Sequential Interaction Model "all against all" to
                 identify, define and clarify the functional variables of the system.
En al análisis detallado se deberán hacer tantas submatrices como sea
necesario para la interpretación relacional de cada fenómeno, midiendo
la mayor cantidad de variables (BFQ) del sistema completo (SPAA).
        In the detailed analysis should be made as many submatrixes as
        necessary for the relational interpretation of every phenomenon,
        measuring as most of the variables (BFQ) of the complete system
        (SPAA).
La profundidad del análisis va de acuerdo a las necesidades prácticas y
propósitos específicos, siendo aconsejable la valoración de la mayor
cantidad de parámetros de relación.
        The depth of the analysis is in line with the practical needs and specific
        purposes, being advisable the valuation of as many related parameters.
Lo más importante es entender el fenómeno de transferencia de energía
entre la planta y su medio ambiente con el fin de cuantificar tanto la
energía libre como la energía de reserva y así tener la perspectiva
correcta para enfrentar los estados de stress sin hacer daño ni estorbar.

      The most important thing is understand the phenomenon of energy
      transferering between the plant and its environment in order to quantify
      both, the free energy and the energy reserves and thus have the right
      perspective to face stress states without harm or interferer.
En primer lugar utilizamos la ecuación para el balance de
energía en la superficie foliar, expresando valores en W.m-2
                 Q+H+V+B+M+A=0
 Dónde:
 Q: Iridancie net: positive if the leaf is radiating less energy than the
 Q: Iridancia neta, positiva si la hoja esta irradiando menos
 radiant      energy       absorbed        in      their     surroundings.
 energía que la energía radiante absorbida en sus alrededores.
 H: Transferencia de on sensible flux, including convection and
 H: Transfer heat calor en flujo sensible, incluye convección y
 conduction, negative if the leaf lose more energy that won.
 conducción; negativo si la hoja pierde más energía calórica que
 la ganada. flux, a term distinctive of the Transpiration, negative when
 V: Latent heat
 water is vaporizing, positive when distintivo de la Transpiración,
 V: Flujo de calor latente; término you are condensing or freezing.
 negativo cuándo el agua está vaporizando, positivo cuándo está
 B: Flow stored, positive with increasing leaf temperature.
 condensando o congelándose.
 B: Metabolism, positive whenpositivo cuándo se incrementa la
 M: Flujo almacenado, heat is produced.
 temperatura de la hoja.
 A: Flow of heat by advectioncuándo se produce calor. for air advection
 M: Metabolismo, positivo from the leaf to air. Positive
 to the sheet. The advection is horizontal flow of air to the sheet.
 A: Flujo de calor por Advección de la hoja al aire, positivo para
 advección del aire a la hoja; la advección es el flujo horizontal del
 aire a la hoja, ej.- viento.
Luego debemos calcular los siguientes parámetros :
              Then we must calculate the following parameters:

 1.- Flujo de energía radiante absorbido por la superficie foliar
              Radiant energy flow absorbed by the leaf surface
                            (Qabs ; W.m-2)

                         Qabs = εQPAR + ε´Qth
Dónde:
εQPAR: Iridancia total absorbida en la región PAR (Photosynthetically
      Active Radiation, 400-700 nm).
       Total absorbed Iridiance in the region PAR (Photosynthetically Active
       Radiation, 400-700 nm).

ε´Qth: Iridancia térmica total absorbida fuera de la región PAR.
      Total iridiance heat absorbed outside the PAR region.

ε y ε´: Emisividad de la hoja en las dos regiones del espectro.
        Emissivity of the leaf in the two regions of the spectrum.
2. Flujo de energía radiante a partir de la hoja
              Radiant Energy Flow from the leaf

                         (Qε ; W.m-2)


                     Qε = ε  T4
Dónde:

Qε: Flujo de energía Radiante
   Radiant energy flow

ε: Emisividad, aprox. 0.98 para hojas a Temperatura de
   crecimiento
   Emissivity, approx. 0.98 for leaves to Growth temperature

: Constante de Stefan-Boltzman (5.673x10-8 W·m-2 ·K-4)
  Stefan Boltzmann constant (5.673x10-8 W·m-2 ·K-4)

T: Temperatura absoluta de la hoja K
  Absolute temperature of the K leaf
Iridancia neta en la superficie foliar (Q; W.m-2)
                            Iridance on foliar surface

El flujo de energía de la hoja es substraído del flujo absorbido de
energía radiante (Qabs)
The flow of energy of the leaf is substracted from the flow absorbed of radian
energy (Qabs)
                          Q = Qabs - εIR T4
   Dónde:

   Q: Flujo de energía (W.m-2)
      Energy flow (W.m-2)

   Qabs: Flujo de energía absorbido (W.m-2)
         Absorbed Flow energy (W.m-2)

   εIR: Emisividad o absortividad de la hoja para radiación de
   longitud de onda larga (termal); típicamente cerca de 0.95 para
   hojas vivas a temperaturas promedio.
Algunas veces esta ecuación se escribe:
                           Sometimes this equation is:



               Q = IS – rIS + Lenv - εIR T4
Dónde:

IS: Irridancia solar incidente a la superficie foliar (W.m-2)
   Solar irradiance incident to foliar surface

r: Coeficiente de reflexión de la superficie foliar en fracción decimal
  Reflection coefficient or foliar surface in decimal fraction

Lenv: Longitud de onda ambiental de la irridancia incidente a la
      superficie foliar (W.m-2)
      Environmental      wavelength         of     the     incident   irradiance
     foliar surface (W.m-2)
Flujo sensible de energía transferida por convección a la
                    superficie foliar
    Sensitive flow of transferred energy by convection to the foliar surface
                           (H;W.m-2)
 H = [cp(Ta- Tl)] / ra = (cp .  . T)/ ra = cp .  . T . ga
Dónde:
Ta: Temperatura del aire (K o oC)
   Air temperature
Tl: Temperatura de la hoja (K o oC)
    Leaf temperatura
T: Ta – Tl
cp: Capacidad calorífica del aire seco (insaturado) (Aprox. 1000
    J.Kg-1 . K-1) a presión constante
    Heat capacity of dry air (unsaturated) (Approx. 1000 J.Kg-1 . K-1) at
    constant pressure
: Densidad del aire seco (1.205 kg.m-3 a 20o C y 100 kPa)
   Dry air density
ra: Resistencia de la capa límite (s. m-1)
ga: Conductancia de la capa límite (m. s-1)
El coeficiente de transferencia convectiva o coeficiente de
         transferencia de calor que (hc; W.m-2.oK-1)

Es proporcional al recíproco de la resistencia de la
capa limítrofe, se puede usar para calcular el flujo
sensible de energía transferida H (W. m-2)
            The convective transfer coefficient is proportional to the
            reciprocal of the boundary layer resistance, it can be used to
            calculate the sensitive flow of transferred energy


                    hc = (cp) / ra

    H = ( cp . T ) / ra =cp . ga . T

                        H = hc T
Flujo latente de energía del vapor de agua a la superficie de la
           hoja (v; w.m-2), duración de la transpiración:

 V = [ (el – ea ) cp] /  ( rl + ra ) = ( e . cp ) /  ( rl + ra ) = ( e . cp ) /
                                    (1/gl + 1/ ga)
Dónde:
el: Presión de vapor en la hoja (cavidad subestomatal) (Pa)
   Vapor pressure in the leaf (substomatal cavity)
ea: Presión de vapor del aire (Pa)
   Air vapor pressure
ra: Resistencia de la capa límite en aire (s.m-1)
   Boundary layer resistance in air
rl: Resistencia difusiva dentro de la hoja (s.m-1)
Diffusive resistance within the leaf
: Constante psicrométrica (Típicamente 66.6 Pa. K-1)
  Psicrometric Constant
gl , ga: Conductividades de la capa límite y de la hoja (m.s-1)
respectivamente.
Una vez manejados los flujos de energía expresados en
transferencia de calor debemos considerar la parte
metabolómica enmarcada por las relaciones entre los
diferentes elementos químicos.

           Once the energy flows expressed in heat transfer have been
           handled, we must consider the metabolomics and the
           relationships between different chemical elements.


Para ello hemos establecido una nueva frontera que he
denominado árbol de la vida en vegetales superiores
según la bionanofemtología del MODELO BIOQUÍMICO
LIGHTBOURN.

            So we have established a new frontier: tree of life in high
            vegetables under bionanofemtology from LIGHTBOURN
            BIOCHEMICAL MODEL.
El fundamento de esta cosmovisión es enfrentar los fenómenos óxido-
reductivos en un espacio infinitesimal, el espacio HILBERT lo que
permite que las nociones y técnicas algebraicas y geométricas
aplicables a espacios de dimensión dos y tres se extiendan a
espacios de dimensión arbitraria, incluyendo a espacios de dimensión
infinita.


    The basis of this cosmovision worldview is to address the oxide-
    reductive phenomena in an infinitesimal space, the Hilbert space
    which allows the notions in addition to the algebraic and geometric
    techniques applicable to spaces of two and three dimentions to be
    extended to arbitrary dimensional spaces, including spaces of
    infinite dimension.
Una propiedad importante de cualquier espacio de HILBERT es su
reflexividad, es decir, su espacio bidual (dual del dual) es isomorfo al propio
espacio. De hecho, se tiene todavía más, el propio espacio dual es isomorfo
al espacio original. Se tiene una descripción completa y conveniente del
espacio dual (el espacio de todas las funciones lineales continuas del
espacio h en el cuerpo base), que es en sí mismo un espacio de HILBERT.



     An important property of any HILBERT space is its reflexivity, ie, the
     bidual space (dual dual) is isomorphic to the space itself. In fact,
     there is still more, the dual space itself is isomorphic to the original
     space. There is a complete and convenient description of the dual
     space (the space of all continuous linear functions of the space h into
     the base), which is itself a Hilbert space.
En pocas palabras, los espacios HILBERT nos permiten “ver
dentro” del mundo subatómico. Ahora solo nos falta el
“microscopio” como instrumento.


     Hilbert spaces allow us to "see inside " the subatomic world.
     Now we only need the "microscope“ as a tool.



Pero como no existe aún tal aparato a esta dimensionalidad, lo
hacemos con el poder ilimitado de las funciones matemáticas. En
este caso particular usamos los flujos de RICCI y las
transformaciones de NEWMAN-PENROSE establecidas por
LIGHTBOURN.

   But as there is not such devise to this dimensionality yet, we do it
   with the unlimited power of mathematical functions. In this particular
   case we use the RICCI flow and the NEWMAN-PENROSE
   trasformations established by LIGHTBOURN.
La siguiente FIGURA se ilustra el concepto. Esto nos permite ver
más allá de lo tradicionalmente establecido. Por ejemplo, es muy
conocido el papel del calcio en la regulación del equilibrio
termodinámico de la célula y su trascendental función en el
control de las cascadas de kinasas.


    Next FIGURE illustrate the concept. This allows us to look
    beyond the traditionally established. For example, is well known
    the calcium role regulating the thermodynamic equilibrium of the
    cell and its vital role in controlling kinase cascades.
Interacciones fundamentales de los elementos químicos de importáncia
bionanofemtotribológica en las plantas superiores.
Bajo la óptica del árbol de la vida, vemos claramente que el calcio
sostiene una relación biunívoca con el potasio y boro (eje “Y”
cartesiano), paladio y fierro (eje “X” cartesiano), zinc y platino (eje “Z”
cartesiano).

            Under the tree of life perspective , we see clearly that calcium
            holds a biunivocal relationship with the potassium and boron ("Y"
            Cartesian axis), palladium and iron (“X” Cartesian axis), zinc and
            platinum ("Z" Cartesian axis).


En el eje de las “Y” establecemos las relaciones estructurales
anatómicas, en el eje de las “X” las relaciones fisiológicas y en el eje
de las “Z” las relaciones catalíticas.


            In the "Y" axis we establish the anatomical & structural
            relationships, in the "X" axis the physiological relationships and in
            the "Z" axis the catalytic relations.
En base a este postulado, deducimos que el calcio necesita del
boro y del potasio para su integración en la formación de
compuestos estructurales. Necesita del fierro y del paladio
para su óptima integración en las rutas metabólicas
encabezada por él, y necesita del zinc y del platino como
catalizadores en su equilibrio cuántico.
             Based on this assumption, we infer that calcium needs of boron
             and potassium for its integration in the formation of structural
             compounds. It needs iron and palladium for optimal integration into
             metabolic pathways led by him, and requires zinc and platinum as
             catalysts in quantum equilibrium.

ERGO, si debemos emplear calcio, no debemos usarlo solo
           ERGO, If we use calcium, we should not use it alone

Esto es tan solo un ejemplo de las interacciones fundamentales
de los elementos químicos cuya función es trascendente para
la homeostasia celular en los vegetales superiores.
               This is just one example of the fundamental interactions of
               chemical elements whose function is important for cell
               homeostasis in high vegetables.
Cada elemento del árbol de la vida se debe analizar en sus
interacciones X,Y,Z, dando por consecuencia un continuum
de sincronías fásicas que nos muestra la forma en que se
comportan los elementos dentro de la planta.

           Each element in the tree of life must be analyzed in its interactions
           X, Y, Z, consequently giving a continuum of phasic synchronicity
           that shows how the elements behave in the plant.

Siendo el caso para el manejo del STRESS por
temperaturas una oportunidad capital para interactuar con la
planta y su medio ambiente total sabiendo los fenómenos
sucedáneos que provocamos ab intio cuándo usamos tal o
cual elemento químico. Esto nos dá la capacidad de
predictividad, tan necesaria como indispensable en las
interacciones de y con los seres vivos.
          Being the case for STRESS management by temperatures a capital
          opportunity to interact with the plant and its total
          environment, knowing the events that provoke ab intio when we use
          this or that chemical element. This gives us the ability of
          predictivity, as necessary as essential in the interactions with living
          beings.
CONCLUSIONES/ CONCLUSIONS
1.- En todas las interacciones con seres vivos, lo primero es no
hacer daño y lo segundo no estorbar.
When interacting with living beings, do not harm and not to interfere.

2.- En la naturaleza es imposible encontrar condiciones dónde el
STRESS se manifieste por la acción de un solo factor.
In nature it is impossible to find conditions where stress is manifested by the
action of a single factor.

3.- Muchos de los factores, que combinados producen STRESS,
individualmente no tienen el mismo efecto cuya causa es la
combinación de esos elementos.
Many of the factors, that combined to produce STRESS, individually do not
have the same effect whose cause is the combination of these elements.

4.- Las temperaturas extremas son la causa principal de
enfermedades abióticas.
The extreme temperatures are the main cause of abiotic diseases.
5.- El crecimiento es un aumento irreversible en volumen y
biomasa estructural que implica división celular, alargamiento,
maduración y especialización para formar tejidos y órganos.
Growth is an irreversible increase in volume and structural biomass that
involves cell division, lengthening, maturation and specialization of tissues
and organs.

6.- El crecimiento es influenciado por diversos factores del
medio ambiente, pero ninguno más importante que la
temperatura.
Growth is influenced by various environmental factors, but the most
important is temperature.

7.- Sobre todas las variables térmicas, las temperaturas
extremas diarias ilustran el rango de temperatura que cambia
constantemente en el medio ambiente térmico de la planta.
On all thermal variables, daily extremes temperatures illustrate the
temperature range that constantly changes in the thermal environment of
the plant.
8.- Los efectos de la temperatura sobre el metabolismo y el
crecimiento son dependientes del tiempo. Los tiempos
intermedios de respuesta de las plantas a los cambios
ambientales se conocen como aclimatación o plasticidad
fenotípica.
The effects of temperature on metabolism and growth are dependent from
time. The intermediate time of plant response to environmental changes are
known as acclimation or phenotypic plasticity.

9.- Los primeros daños manifestados en tejido vivo tanto a
bajas como altas temperaturas son cambios en la fase lipoidea
y desnaturalización proteínica.
The first damage expressed in living tissue at low and high temperatures are
changes     in  the    lipoid    phase     and    protein    denaturalization.

Como las plantas no pueden huir del ambiente estresante y protegerse
de las condiciones adversas, han desarrollado varias estrategias
durante su evolución para adaptarse a las cambiantes condiciones del
medio ambiente.
As plants can not escape the stressful environment and protect themselves
from adverse conditions, they have developed various strategies during their
evolution to adapt to changing environmental conditions.
Enfocar el problema desde la perspectiva del pensamiento complejo, es
decir, manejar el STRESS térmico, o cualesquier otro tópico biodinámico,
no es solo un fenómeno de simple causa – efecto.
Approaching the problem from the perspective of complex thinking, managing
heat stress, or any other biodynamic topic, is not only a simple cause – effect
phenomenon.

No existen soluciones únicas e independientes (mucho menos
recetas de cocina).
There are not unique and independent solutions (even less cooking recipes).

10.- Bajo la óptica del árbol de la vida, vemos claramente que el
calcio sostiene una relación biunívoca con el potasio y boro (eje “Y”
cartesiano), paladio y fierro (eje “X” cartesiano), zinc y platino (eje
“Z” cartesiano). En el eje de las “Y” establecemos las relaciones
estructurales anatómicas, en el eje de las “X” las relaciones
fisiológicas y en el eje de las “Z” las relaciones catalíticas.
Under the tree of life perspective , we see clearly that calcium holds a bi-
univocal relationship with the potassium and boron (Cartesian "Y"
axis), palladium and iron (Cartesian “X” axis), zinc and platinum (Cartesian "Z"
axis).
*Dr. LUIS ALBERTO LIGHTBOURN ROJAS
DIRECTOR DE LA DIVISIÓN DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA DE
    CONOCIMIENTO, y FUNDADOR DE LA EMPRESA GBIOTEKSA, S.A. DE C.V.
         (BIONANOFEMTO TECNOLOGÍA EN SISTEMAS AGROLÓGICOS)
Científico Civil y empresario Investigador. Doctor of Science Summa Cum Laude Major in Chemistry,
Molecular Biology & Mathematics. Generador de la Bionanofemtotecnología de Bioteksa (propiedad intelectual
en patente 25 países). Creador del Modelo Bioquímico Lightbourn para Nutrición Vegetal Biodinámica
(propiedad intelectual en patente 25 países). Diseñador y creador de los productos base de Bioteksa, secreto
industrial. Creador de los Modelos de Ingeniería Metabólica Lightbourn para Nutrición Vegetal Biodinámica
(propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Modelo Termodinámico Lightbourn para Nutrición
Vegetal Predictiva de Alta Precisión (propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Modelo
Lightbourn de Pensamiento Complejo para Multirelaciones en Correspondencia Biunívoca (propiedad
intelectual en patente 25 países). Creador del Sistema Lightbourn de Transformación Exitación-Deexitación para
Orbitales Moleculares en Química Cuántica de Gelatores Orgánicos de Bajo Peso Molecular, propiedad intelectual
en patente 25 países. Creador de los Sistemas Lightbourn Rotaxano- Catenano en Coloides Amfífilos
Micronizados para Nutrición Vegetal, propiedad intelectual en patente 25 países. Coordinador del Equipo de
Investigación en Glicómica y Proteómica Bioteksa-CIAD. Premio Nacional de Ciencia y Tecnología 1990-1991
CONACYT-NAFINSA. Miembro de la Junta de Gobierno de El COLEGIO DE CHIHUAHUA, Institución de
Investigación, Docencia y Estudios de Posgrado. Responsable y representante de Bioteksa en los convenios
de colaboración científica e investigación de CIAD-CONACYT, COLECH, MONSANTO INTERNATIONAL,
PIONEER INTERNATIONAL, SEMINS INTERNATIONAL, TUNICHE SEEDS CHILE, Universidad La Molina en
Perú, Universidad Católica de Chile, Universidad Nacional de Chile, Universidad Autónoma de Chiapas,
Universidad Autónoma de Chapingo, Universidad de La Ciénega del Estado de Michoacán de Ocampo.
Presidente del Comité de Vinculación del Instituto Tecnológico Regional de Cd. Jiménez, Chihuahua. Miembro
activo de la AMERICAN CHEMICAL SOCIETY y de la AMERICAN ORGANIZATION OF ANALYTICAL
CHEMISTRY. Ex Consejero de la Fundación del Empresariado Chihuahuense. FECHAC- Co Autor del libro “La
Posibilidad de lo Imposible” editado por El Colegio de Chihuahua (www.laposibilidaddeloimposible.com).
BIBLIOGRAFÍA
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Diarios Personales de Investigación Excogitativa”
    Bioteksa, S.A. de C.V. (1990- 2011).
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Fundamentum: Haciendo Visible lo Invisible” Bioteksa,
    S.A. de C.V., (2003- 2011).
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Bases Fundamentales del Modelo Bioquímico
    Lightbourn” Bioteksa, S.A. de C.V. (2007- 2009).
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Ingeniería Metabólica Lightbourn, Bases de la
    Biología Molecular en Vegetales Superiores”, Bioteksa, S.A. de C.V., (2005- 2009).
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Fundamentos de Glicómica Predictiva”, Bioteksa, S.A.
    de C.V., (2011).
Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Proteoma,Transcriptoma, Secretoma y Metaboloma
    como herramientas predictivas en Nutrición Genomática”, Bioteksa, S.A. de C.V.
    (2011).
Lightbourn Rojas Luis Alberto, Garza Almanza Victoriano, González García Daniel,
    González García Arsenio. “La Posibilidad de lo Imposible: Bioteksa y el Nuevo
    Paradigma de la Nutrición Vegetal”, Editado por Bioteksa y el Colegio de
    Chihuahua, 2010.          (http://www.amazon.com/Posibilidad-Imposible-Spanish-
    ebook/dp/B004YL2NAG/ref=sr_1_1?ie=UTF8&m=A3E7N7CJV8GS51&s=books&qid
    =1305139632&sr=8-1)
Pareek Ashwani, Sopory Sudhir, Bohnert Hans, Govindjee. “Abiotic Stress Adaptation
    in Plants, Physiological, Molecular and Genomic Foundation”, Springer, The
    Netherlands, 2010, pp. 201, 202, 205.
http://culiacan.ciad.edu.mx/cms/index.php?option=com_content&view=article&id=108:xiv
    -congreso-nacional-de-la-sociedad-mexicana-de-ciencias-horticolas-
    ac&catid=37:publicaciones
LUIS ALBERTO LIGHTBOURN R., PhD
                  DIRECTOR
DIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y
               TRANSFERENCIA
              DE CONOCIMIENTO
           BIOTEKSA, S.A. DE C.V.
Registro Nacional de Instituciones y Empresas
 Científicas y Tecnológicas RENIECYT 14541
              www.bioteksa.com
              lalr@bioteksa.com

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Presentacion Dr. Lightbourn Final

  • 1. MANEJO DEL STRESS VEGETAL POR TEMPERATURA HANDLING TEMPERATURE PLANT STRESS Dr. Luis Alberto Lightbourn Rojas* DIRECTOR DIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA DE CONOCIMIENTO BIOTEKSA, S.A. DE C.V. Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas RENIECYT 14541 www.bioteksa.com lalr@bioteksa.com
  • 2. INTRODUCCIÓN El estudio y comprensión de los fenómenos que limitan el crecimiento y reproducción de las plantas en general y de las domésticas en particular, es básico para la producción, manejo y rastreabilidad de biomasa con alto valor comercial. Study and understanding the phenomena that limit the growth and reproduction of plants in general and particularly domestic, is essential for the production, handling and traceability of high commercial value biomass. El STRESS por temperatura es un factor limitante, piedra angular para construir conocimiento básico que nos permita desarrollar tecnologías ad hoc y hacer altamente competitivos a los productores. The Stress by temperature is a limiting factor, cornerstone to build basic knowledge that allows us to develop ad hoc technologies and make highly competitive producers.
  • 3. Esto implica per se This implies per se NO ESTORBAR LOS MECANISMOS NATURALES DE ADAPTACIÓN QUE TIENEN LAS PLANTAS DO NOT OBSTRUCT/INTERFERE THE NATURAL ADAPTATION MECHANISMS OF THE PLANT
  • 4. COMO EN TODAS LAS INTERACCIONES CON SERES VIVOS AS IN ALL INTERACTIONS WITH LIVING BEINGS 2) NO 1) NO ESTORBAR HACER DAÑO NOT TO DO NOT HARM OBSTRUCT/ INTERFERE Para ello, el conocimiento de los mecanismos de reacción y su concatenación en sinergia con los delicados y precisos procesos metabólicos que logran que: For this, knowledge of reaction mechanisms and their concatenation in synergy with the delicate and metabolic processes achieve that: El GENOMA se exprese en PROTEOMA, que el TRANSCRIPTOMA transfiera información para que el METABOLOMA y el SECRETOMA funcionen en sincronía, con los cambios, flujos y ritmos de las fases propias de las oscilaciones metabólicas y la difusión molecular de la nutrición genomática.
  • 5. The GENOME be expressed in PROTEOME, the TRANSCRIPTOME transfer information for the METABOLOME and SECRETOME to work in synchrony with the changes, flows, and rhythms of their own phases in metabolic oscillations and the molecular diffusion of the genomatic nutrition. Eje fundamental para tener una producción planeada de la biomasa, objeto de la producción agrológica. Essential axis to have a planned biomass production as object of the agrological production.
  • 6. PLANT STRESS Es un término difícil de definir por la compleja interacción entre la planta y el medio ambiente: Factor 3 En la naturaleza es imposible Factor 2 Factor 4 encontrar condiciones dónde el STRESS se manifieste por la acción Factor 1 Factor ..n de un solo factor. In nature it is impossible to find conditions where stress is manifested by the action of a single factor. Muchos de los factores que combinados producen STRESS, individualmente no tienen el mismo efecto, cuya causa es la combinación de esos elementos. Many factors that combined produce STRESS, individually do not have the same effect, caused by the combination of those elements.
  • 7. Debido a ello, el STRESS se define de forma genérica como el conjunto de factores bióticos o abióticos que causan alteraciones en el funcionamiento normal de la planta afectando su crecimiento y reproducción. As a result, STRESS is defined as the set of biotic or abiotic factors that cause changes in the normal function of the plant, affecting its growth and reproduction.
  • 8. CAUSAS DE ENFERMEDADES ABIÓTICAS O NO INFECCIOSAS: 1.- Temperaturas extremas 1.- Extreme temperatures 2.- Falta o exceso de humedad en el suelo 2.- Lack or excess of humidity in the soil 3.- Falta o exceso de luz 3.- Lack or excess of light 4.- Falta de oxígeno 4.- Lack of oxigen 5.- Aire contaminado 5.- Polluted air
  • 9. 6.- Deficiencias nutrimentales 6.- Nutrimental deficiences 7.- Toxicidad por minerales 7.- Mineral Toxicity 8.- Acidez o alkalinidad del suelo 8.- Acidity or alkalinity of the soil 9.- Toxicidad por pesticidas y compuestos orgánicos 9.- Pesticid Toxicity and organic compounds 10.- Prácticas agrícolas inadecuadas 10.- Inappropriate agricultural practices
  • 10. IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA Efectos de la temperatura en el crecimiento El crecimiento es un aumento irreversible en volumen y biomasa estructural que implica división celular, alargamiento, maduración y especialización de tejidos y órganos. Growth is an irreversible increase in volume and structural biomass that involves cell division, lengthening, maturation and specialization of tissues and organs. La tasa de crecimiento es proporcional al producto de la tasa de actividad catabólica y la eficiencia para convertir fotosintátos en biomasa estructural. The growth rate is proportional to the catabolic activity rate and efficiency to convert photosynthates into structural biomass.
  • 11. El crecimiento es influenciado por diversos factores del medio ambiente, pero ninguno más importante que la temperatura. Growth is influenced by various environmental factors, but none is more important than temperature. La relación entre la tasa de crecimiento y la temperatura es logarítmica, la tasa de crecimiento es proporcional a la temperatura cinética media y no al promedio de temperatura. Relationship between growth rate and temperature are logarithmic, the growth rate is proportional to the average kinetic temperature and not to the average temperature.
  • 12. Gráfica de temperatura diaria y cinética promedio en un año (2010) para la localidad de Culiacán, Sin., Mex., Agrícola Paralelo 38. 35 Temperatura (ºC) 30 25 20 15 10 5 0 50 100 150 200 250 300 350 Día Juliano La Figura muestra que aún cuando las temperaturas medias diarias están dentro del rango para crecimiento activo, los cambios diurnos pueden causar que la tasa de crecimiento disminuya bastante durante el día. Las variaciones de la temperatura diurna tiene grandes efectos sobre el crecimiento de la planta. The figure shows that even when average daily temperatures are within the range for active growth, diurnal changes can cause the growth rate to decrease significantly during the day. The diurnal temperature variations have large effects on plant growth.
  • 13. La temperatura climática afecta las plantas de tres formas: The climate temperature affects plants in three ways 1.- Los cambios estacionales de temperatura requieren que el TIMING de los eventos del ciclo vital de la planta sea apropiado para la supervivencia y la reproducción. 1.-Seasonal temperature changes require that TIMING of events in the life cycle of the plant be appropriate for survival and reproduction. 2.- Las temperaturas extremas limitan la supervivencia y la reproducción en forma Booleana. En este modelo, la temperatura extrema determina la tasa de crecimiento en períodos en que los extremos no excedan los límites de estabilidad de la especie. 2.-Extreme temperatures limit the survival and reproduction in a Boolean way. In this model, the extreme temperature determine the growth rate in periods in which the extremes do not exceed the limits of the stability of species.
  • 14. 3.- Las fluctuaciones de corto plazo entre los límites extremos, típicamente diurnos, también afectan el crecimiento de la planta y por consiguiente su productividad. 3.-Short-term fluctuations between the extreme limits, typically diurnal, also affect plant growth and hence productivity. Típicamente, el crecimiento de la planta en función de la temperatura se describe como: Typically, the plant growth as a function of temperature is described as: Despacio a baja temperatura, luego se acelera cuando se alcanza cierta temperatura arriba de la cual el crecimiento se vuelve lento y, cuando se excede cierto límite cesa el crecimiento. Slow at low temperature, then it accelerates when it reaches certain temperature above which growth slows down and, when it exceeds a certain limit growth ceases.
  • 15. El crecimiento es resultado de un conjunto de relaciones químicas concertadas sincrónicamente con una dependencia definitiva de la temperatura a nivel enzimático, ya que una enzima es activada, desactivada o aún destruida dependiendo de los cambios térmicos. Growth is the result of a set of chemical relationships synchronously concerted with a temperature dependence at enzymatic level, because an enzyme is activated, deactivated or destroyed depending on temperature changes. Los efectos de la temperatura sobre el metabolismo y el crecimiento son dependientes del tiempo. Los tiempos intermedios de respuesta de las plantas a los cambios ambientales se conocen como aclimatación o plasticidad fenotípica. The effects of temperature on metabolism and growth are dependent from time. The intermediate time of plant response to environmental changes are known as acclimation or phenotypic plasticity.
  • 16. DEPENDENCE OF ALL KINDS OF CHILLING INJURY ON A PRIMARY CHANGE IN MEMBRANE LIPIDS DEPENDENCIA DE TODOS LOS TIPOS DE DAÑO POR FRIO EN UN CAMBIO PRIMARIO DE MEMBRANA LIPIDICA
  • 17. Chilling temperature Solidification of membrane lipids Epidermal Plasmalemma Chloroplast Mitochondria cells Increase in Increase in Increase in cell permeability permeability Lowered permeability permeability Disruption of Disruption of aerobic photosyntehsis respiration Loss of solutes Decreased water uptake Starvation ATP Enhancement Deficit of of anaerobic aerobic Deficit intermediates Pseudoplasm respiration olysis wilting Decreased Cessation of Retardation Accumulation Biochemical active cytoplasmic of protein of toxins lesions uptake streaming synthesis Cold shock Secondaty stress injury Accumulation Net leakage of amino of ions acids, NH3 Primary direct injury PRIMARY INDIRECT INJURY
  • 18. Enfriamiento por Solidificación de lípidos de temperatura membrana Plasmalemm Células de Cloroplasto Mitocondria a epidermis Incremento Incremento en Incremento en en permeabilidad permeabilidad permeabilida Baja d celular permeabilidad Ruptura de Ruptura de la la respiración fotosintesis aeróbica Pérdida de solutos Disminución de consumo de agua Starvation Enhancement Déficit de Deficiencia de la intermediarios en ATP respiración aeróbicos Pseudoplasmo- anaeróbica lisis Marchitez Disminución Cese de la Retraso en la Acumulación Lesiones activa corriente síntesis de de toxinas bioquímicas de consumo citoplasmática proteínas Choque frio Daño por estrés Acumulación secundario Fuga neta de de iones aminoácidos, Daño NH3 primario directo DAÑO INDIRECTO PRIMARIO
  • 19. Possible types of freezing resistance Freezing Resistance Avoidance Tolerance (5) Of (6) Of (1) Freezing Extracelular Intracellular Low Freezing Freezing Temperature Any (4) Frezing Intrecellular Freezing (2) (3) By By Lowering the Super Cooling freezing point
  • 20. Posibles tipos de resistencia a congelamiento Resistencia a la congelación Evitar Tolerancia (5) (6) (1) Congelamiento Congelamiento Congelamiento Baja Extracelular Intracelular Temperatura Cualquier (4) Congelamiento Congelamiento Intrercelular (2) (3) Por Por reducción Super del punto de enfriamiento congelación
  • 21. The six different kinds of heat injury and their relation to the primary heat-induced strains STRAINS DIRECT INDIRECT STRAINS DIRECT INJURY INDIRECT INJURY
  • 22. DIRECTO DAÑO Seis diferentes tipos de daño por frio y su relacion al daño primario inducido por calor DAÑO DIRECTO LESIONES INDIRECTAS
  • 23. RELATIONS BETWEEN THE DIFFERENT KINDS OF FREEZING AND HEAT TOLERANCE Freezing vs. High temperature stress Secondary Primary freez-induced water heat stress stress Avoidance of protein Tolerance Tolerance of denaturation strain of protein Avoidance of dehydratation dehydration strain denaturation strain strain Prevention of High T Increased Prevention of N D Normal T vacuolar sugar D A content Due to high hydrophobicity due to high reduction Avoidance of Increased avoidance of Avoidance of net Low T loss of semi- loss of semi- protein loss N D permeability permeability Normal T (due to high hydrophobicity) Chilling and freezing sensitive
  • 24. Relación entre los diferentes tipos de congelamientos y tolerancia al calentamiento Estrés por Congelamiento vs. alta temperatura Secundario Primario Congelamiento estrés por calor inducido del agua Evitar la Tolerancia de desnaturalización desnaturalización Evitar la Tolerancia de de proteínas y deshidratación y deshidratación y de daño daño daño daño Prevención de Prevención de Incremento en el High T contenido de D A N D azucares en Debido a alta Normal T vacuola reducción debido a alta hidrofobicidad Evitar la Evitar la perdida Incremento pérdida de Evitar la de semi- perdida neta Low T semi- permeabilidad N D permeabilidad de proteínas Normal T (debido a alta hidrofobicidad) Sensible a frio y congelamiento
  • 25. THE FOUR POSSIBLE DIFFERENT STRESS RESISTANCE MECHANISMS ESTRESS RESISTANCE 1 STRESS STRESS TOLERANCE AVOIDANCE 2&3 4 STRAIN AVOIDANCE STRAIN TOLERANCE (ABILITY TO PREVENT A (ABILITY TO REPAIR PLASTIC OR ELASTIC THE STRAIN) STRAIN)
  • 26. THE FOUR POSSIBLE DIFFERENT STRESS RESISTANCE MECHANISMS ESTRESS RESISTANCE 1 TOLERANCIA AL EVITAR ESTRES EL ESTRES 2&3 4 EVITAR EL TOLERANCIA AL ESTIRAMIENTO ESTIRAMIENTO (HABILIDAD PARA (HABILIDAD PARA PREVENIR EL DAÑO REPARAR EL DAÑO) PLASTICO O ELASTICO)
  • 27. MECANISMO DE ACCIÓN DE LA TEMPERATURA THE TEMPERATURE ACTION MECHANISM Temperatura e índices de velocidad de reacción Temperature and speed reaction rate X La temperatura no es una medida de cantidad o concentración de una substancia o de la energía total. X The temperature is not a measure of quantity or concentration of a substance or total energy.  La temperatura mide el movimiento molecular, es decir, la energía cinética de las moléculas dentro del sistema.  The temperature measures the molecular motion, namely, the kinetic energy of the molecules within the system.
  • 28. En consecuencia, los índices de velocidad de todas las reacciones elementales se incrementan exponencialmente con los incrementos de temperatura. Consequently, rates of speed of all elementary reactions are increased exponentially with temperature increasing. El metabolismo es una combinación de reacciones elementales, muchas de las cuales, la gran mayoría, controlan su velocidad por actividad enzimática. Metabolism is a combination of elementary reactions, many of which, the vast majority, control their speed by enzymatic activity.
  • 29. El índice de velocidad de una reacción catalizada por enzimas es regulado tanto por el número de copias activas de la enzima (cinética) como por el equilibrio químico dependiente de la temperatura. Esto influye directamente en el proceso activador o inhibidor de una enzima con respecto al sustrato. The speed indices of a reaction catalyzed by enzymes are regulated by the number of active enzyme copies (kinetics) and by the chemical equilibrium temperature dependent. This directly influences the activation or inhibition process of an enzyme with respect to the substrate. Por medio de la ecuación de ARRHENIUS conocemos el índice dependiente de la cinética molecular con respecto a la temperatura, y por medio de la ecuación de VAN´T HOFF los índices dependientes del equilibrio químico y la temperatura. Using the ARRHENIUS equation we know the molecular kinetics index-dependent respect to temperature, and by the VAN'T HOFF equation the index-dependent of chemical equilibrium and temperature.
  • 30. Hemos comprobado que en ambos casos las constantes de equilibrio son funciones exponenciales idénticas en base a la temperatura absoluta recíproca. We found that in both cases the equilibrium constants are identical exponential functions based on the reciprocal absolute temperature. ARRHENIUS k (T) = A * e (-Ea/RT) Donde: k(T): Constante cinética (dependiente de la temperatura) A: Factor pre-exponencial o factor de frecuencia. Refleja la frecuencia de las colisiones Ea: Energía de activación, expresada en kJ/mol R: Constante universal de los gases. Su valor es 8,3143 J·K-1·mol-1 T: Temperatura absoluta en grados Kelvin (K)
  • 31. Para ser usada como modelo de regresión lineal entre las variables K y T − 1, esta ecuación puede ser reescrita así: To be used as a model of linear regression between variables K & T - 1, this equation can be re-written as follows: ln (k) = ln (A) - (Ea/ R) (1/T) VAN´T HOFF d ln(K) / d T = ∆Ho / RT2 Considerando: Las relaciones entre la energía libre de Gibbs The relationship between Gibbs free energy La constante de equilibrio (∆Go = ∆Ho - T ∆So y ∆Go= -RT* lnK). The equilibrium constant (∆Go = ∆Ho - T ∆So y ∆Go= -RT* lnK).
  • 32. La ecuación también se podría escribir de la siguiente manera: The equation could also be written as follows: ln (K) = - (∆Ho/R)[1/T] + ∆So/ R Dónde: K: Es la constante de equilibrio a la Temperatura Absoluta T: Es la Temperatura Absoluta en grados Kelvin (K) R: Es la constante universal de los gases. R= 8,3143 J·K-1·mol-1 ∆Ho: Es la variación en la Entalpía ∆So: Es la variación en la Entropía En ambos casos el índice de velocidad de los procesos biológicos cambian exponencialmente con la temperatura. In both cases the speed index of the biological processes change exponentially with temperature.
  • 33. La temperatura no es una propiedad extensiva a la cantidad de materia o concentración de materia. La temperatura es una propiedad intensiva a la energía cinética molecular. Temperature is not an extensive property to the amount or concentration of matter. Temperature is an intensive property of the molecular kinetic energy. No hay rangos en los cuales los cambios de temperatura dejen de afectar las tasas de crecimiento, por lo que es incorrecto hablar de “rangos de STRESS por temperatura”, lo correcto es hablar de “STRESS por temperatura-tiempo”. There are not ranges at which temperature changes cease to affect growth rates, so it is incorrect to speak of "STRESS by temperature ranges, " the right is to talk about "STRESS by temperature-time. "
  • 34. DAÑOS POR ACCIÓN DE LA TEMPERATURA Los primeros daños manifestados en tejido vivo tanto a bajas como altas temperaturas son cambios en la fase lipoidea y desnaturalización proteínica. The first damage expressed in living tissue at low and high temperatures are changes in the lipoid phase and protein denaturalization. Como las plantas no pueden huir del ambiente estresante y protegerse de las condiciones adversas, han desarrollado varias estrategias durante su evolución para adaptarse a las cambiantes condiciones del medio ambiente. As plants can not escape the stressful environment and protect themselves from adverse conditions, they have developed various strategies during their evolution to adapt to changing environmental conditions.
  • 35. La adaptación involucra tres eventos importantes: Adaptation involves three major events 1.- PERCEPCIÓN DEL STRESS STRESS PERCEPTION 2.- TRANSDUCCIÓN A SEÑALES ESPECÍFICAS TRANSDUCTION TO SPECIFIC SIGNALS 3.- RESPUESTA FINAL FINAL RESPONSE
  • 36. En los fenómenos de STRESS la planta “siente” las variantes ambientales, “reconoce” correctamente las señales que se producen ab intio y “usa” estas señales como iniciadores de una serie de cambios específicos a varios niveles como: In STRESS phenomena the plant "feels" the environmental variations, "recognizes“ the signals that are produced ab intio correctly and "use" these signals as initiators of a series of specific changes at several levels including:  Alteraciones en la estructura morfológica Changes in the morphological structure Desarrollo fisiológico Physiological development Modificación de rutas bioquímicas Biochemical pathways Modification  Expresión de genes STRESS-específicos STRESS-specific genes expression como respuestas adaptativas as adaptive responses
  • 37. La percepción de las señales de STRESS y sus interacciones iniciales con las células pueden reconocerse por varias perturbaciones físicas: The perception of stress signals and their initial interactions with cells can be recognized by several physical disturbances: Cambios en el volumen celular Changes in cell volume Factor 3 Factor 2 Estructura de las biomembranas Factor 4 Structure of biomembranes Factor 1 Factor ..n Balance iónico Ionic balance Contenido total y composición de los solutos celulares Total content and composition of the cell solutes Alteración de las interacciones proteína-ligando Alteration of protein-ligand interactions
  • 38. La membrana lipídica tricapa, límite entre la célula y su medio ambiente, se considera uno de los sitios de mayor percepción para las señales de STRESS. The three-layer lipid membrane, the boundary between the cell and its environment, is considered one of the sites for higher perception of stress signals. Membrana plasmática Membranas mitocondriales Plasma membrane Mitochondrial membranes Membranas del núcleo Membrana del cloroplasto Membranes of nucleus Chloroplast membrane Estructuras muy bien organizadas que implican no solo a lípidos y proteínas, si no a iones y otros tipos de receptores. Highly organized structures that involve not only lipids and proteins, but ions and other types of receptors. Responden a señales intrínsecas como del medio ambiente externo, que desencadenan una serie de eventos biofisicoquímicos. Respond to intrinsic signals such external environment, which trigger a series of biophysical-chemical events.
  • 39. En el control de esta serie de “eventos de vida” interviene la plena estructura funcional de la planta: genoma (G), transcriptoma (T), secretoma (S), metaboloma (M) y proteoma (P), como unidades interrelacionadas de alta vinculación, ver la Figura. In control of this series of "life T events" interferes the full G functional structure of the plant: the genome (G), transcriptome M (T), secretome (S), metabolome S (M) and proteome (P) as interrelated units of high bonding, see Fig. P Intersecciónes Biomáticas. Genoma, Transcriptoma, Secretoma, Proteoma y Metaboloma. Biomatic Intersections, Genome, Trancriptome, Secretome, Proteome and Metabolome. En la regulación de este complicado mecanismo por parte del genoma intervienen genes específicos y no específicos. In the regulation of this complicated mechanism by genome specific and nonspecific genes take part.
  • 40. Por una parte se estudian los diferentes mecanismos genéticos para desarrollar plantas más tolerantes mediante la ingeniería genética. On the one hand we study the different genetic mechanisms to develop more tolerant plants through genetic engineering. http://www.mfpl.ac.at/index.php?cid=136
  • 41. Por otra parte se estudian los mecanismos biofisicoquímicos que disparan las plantas a nivel: On the other hand are studied the biophysical-chemical mechanisms that trigger the plants at these levels: PERCEPCIÓN -> TRANSCRIPTOMA (RNA) -> SECRETOMA <-> METABOLOMA -> PROTEOMA PERCEPTION -> TRANSCRIPTOME (ARN) -> SECRETOME <-> METABOLOME -> PROTEOME En Bioteksa estamos desarrollando la segunda vía mediante la INGENIERÍA METABÓLICA LIGHTBOURN (IML) y el correspondiente MODELO BIOQUMICO LIGHTBOURN (MBL), fundamentados en la bionanofemtotecnología (BNF) aplicada a la arquitectura celular y arquitectura molecular. In Bioteksa we are developing the second way through LIGHTBOURN METABOLIC ENGINEERING (IML) and the associated LIGHTBOURN BIOCHEMISTRY MODEL (MBL), based on the bionanofemtotechnology (BNF) applied to the cellular and molecular architecture.
  • 42. La base de este desarrollo es enfocar el problema desde la perspectiva del pensamiento complejo, es decir, manejar el STRESS térmico (o cualesquier otro tópico biodinámico) no es solo un fenómeno de simple causa – efecto. Ya que no existen soluciones únicas e independientes (mucho menos recetas de cocina). The basis of this development is approaching the problem from the perspective of complex thinking, managing heat STRESS (or any other biodynamic topic) is not only a simple cause – effect phenomenon. Since there are not unique and independent solutions (even less cooking recipes). ERGO EL MANEJO DE FENÓMENOS BIODINÁMICOS ES UN PROCESO SISTÉMICO PER NATURAM. ERGO THE MANAGEMENT OF BIODYNAMICS PHENOMENA IS A SYSTEMIC PROCESS PER NATURAM. Siendo así, entendemos el enfoque que debemos dar si queremos manejar el STRESS en función de nuestro principal objetivo que es la producción de biomasa de alto valor. Veamos un ejemplo en el siguiente cuadro multum in parvo. The approach we must take if we want to manage STRESS in function of our main objective is to produce high-value biomass. See an example in the table multum in parvo.
  • 43. Modelo de relación e interacción de las Proteínas G, mostrando los fenómenos de stress como una parte del todo. Este es uno de los objetivos principales de investigación del equipo Bioteksa-CIAD. Model of relationship and interaction of G Proteins, showing the stress phenomena of as a part of everything. This is one of the main objectives of research of the Bioteksa-CIAD team.
  • 44. El eje central son las proteínas G, base de los fenómenos transductivos en señalización celular. G protein as central axis , base of the transductive phenomena in cell signaling. Nuestro trabajo consiste en: Su identificación y secuenciación  Identification and sequencing Precisar su relación con: Clarify its relationship with: β α γ Potenciales de membrana GDP  Membrane potentials pH intra y extra celular Intra & extra cellular pH Cationes divalentes Divalent cations En relación con ATP In relation with Nucleótidos cíclicos Cyclic nucleotides Conducciones acro-basipetálicas Acro-basipetal conductions
  • 45. Las expresiones teleocuánticas de aminoácidos, purinas, elicitores, hormonas y diferentes stresses, nos ayudan a interpretar los movimientos trópicos que se manifiestan antes y después de cada interacción fenomenológica en cada modelo ambiental particular. The teleoquantic expressions of amino acids, purines, elicitors, hormones and different stresses, help us to interpret the tropic movements that occur before and after each phenomenological interaction in each particular environmental model. LA RAISON D´ ETRE es comprender epistemológicamente la fenomenología en el marco de los tres ejes circunstanciales que delimitan el desarrollo de este trabajo: LA RAISON D´ ETRE is epistemologically understanding the phenomenology in the framework of the three circumstantial axes that define the development of this work:
  • 46. 1.- Glicobiología Glicobiology 2.- Termodinámica Thermodinamic 3.- ROS (reactive oxygen species) en el universo del MODELO BIOQUÍMICO LIGHTBOURN En esas condiciones podremos entender cosmológicamente y manejar prácticamente los fenómenos de STRESS por temperatura y todos los demás STRESSES, aplicando los dos postulados básicos de la bioética: Under these conditions we would understand cosmologically and manage the phenomena of temperature STRESS and all other STRESSES, applying the two basic principles of bioethics: 1.- NO HACER 2.- NO ESTORBAR DAÑO NOT TO DO NOT HARM INTERFERE
  • 47. Esta es la base de manejo circunstancial con los seres vivos de cualesquier especie. No causar daños ni al individuo ni al medio ambiente con pretexto de corregir un problema. No estorbar los mecanismos y las rutas metabólicas desarrollados por las plantas tras millones de años de evolución. This is the basis of the circumstantial management with living beings of any species. Do not harm any species or environment under pretext of correcting a problem. Do not interfere the mechanisms and pathways developed by the plants over millions of years of evolution. Nuestras acciones tienen repercusión biunívoca; Boomerang: Lo que hagas al ambiente se te va a regresar con consecuencias incrementadas en velocidad, magnitud, tiempo y espacio, transformándose en una reacción en cadena estocásticamente incontrolada.
  • 48. En el manejo propiamente descrito tenemos acciones Biológicas, Físicas y Químicas, (BFQ), las cuales se dan en continuum mediante la interacción Suelo, Planta, Agua, Atmósfera (SPAA) siguiendo un patrón de matriz G3: Biological Actions, Physical and Chemical (BFQ, by its abbreviation in Spanish), which occur in continuum through interaction of Soil, Plant, Water, Air, Atmosphere (SPAA, by its abbreviation in Spanish) following a pattern of G3 matrix: BIOLOGÍA FÍSICA QUÍMICA SUELO X O # PLANTA X O # AGUA X O # ATMÓSFERA X O # Matríz tipo G3 o Modelo de Interacción Secuencial “todos contra todos” para identificar, definir y precisar las variables funcionales del sistema. G3 type Matrix or Sequential Interaction Model "all against all" to identify, define and clarify the functional variables of the system.
  • 49. En al análisis detallado se deberán hacer tantas submatrices como sea necesario para la interpretación relacional de cada fenómeno, midiendo la mayor cantidad de variables (BFQ) del sistema completo (SPAA). In the detailed analysis should be made as many submatrixes as necessary for the relational interpretation of every phenomenon, measuring as most of the variables (BFQ) of the complete system (SPAA). La profundidad del análisis va de acuerdo a las necesidades prácticas y propósitos específicos, siendo aconsejable la valoración de la mayor cantidad de parámetros de relación. The depth of the analysis is in line with the practical needs and specific purposes, being advisable the valuation of as many related parameters. Lo más importante es entender el fenómeno de transferencia de energía entre la planta y su medio ambiente con el fin de cuantificar tanto la energía libre como la energía de reserva y así tener la perspectiva correcta para enfrentar los estados de stress sin hacer daño ni estorbar. The most important thing is understand the phenomenon of energy transferering between the plant and its environment in order to quantify both, the free energy and the energy reserves and thus have the right perspective to face stress states without harm or interferer.
  • 50. En primer lugar utilizamos la ecuación para el balance de energía en la superficie foliar, expresando valores en W.m-2 Q+H+V+B+M+A=0 Dónde: Q: Iridancie net: positive if the leaf is radiating less energy than the Q: Iridancia neta, positiva si la hoja esta irradiando menos radiant energy absorbed in their surroundings. energía que la energía radiante absorbida en sus alrededores. H: Transferencia de on sensible flux, including convection and H: Transfer heat calor en flujo sensible, incluye convección y conduction, negative if the leaf lose more energy that won. conducción; negativo si la hoja pierde más energía calórica que la ganada. flux, a term distinctive of the Transpiration, negative when V: Latent heat water is vaporizing, positive when distintivo de la Transpiración, V: Flujo de calor latente; término you are condensing or freezing. negativo cuándo el agua está vaporizando, positivo cuándo está B: Flow stored, positive with increasing leaf temperature. condensando o congelándose. B: Metabolism, positive whenpositivo cuándo se incrementa la M: Flujo almacenado, heat is produced. temperatura de la hoja. A: Flow of heat by advectioncuándo se produce calor. for air advection M: Metabolismo, positivo from the leaf to air. Positive to the sheet. The advection is horizontal flow of air to the sheet. A: Flujo de calor por Advección de la hoja al aire, positivo para advección del aire a la hoja; la advección es el flujo horizontal del aire a la hoja, ej.- viento.
  • 51. Luego debemos calcular los siguientes parámetros : Then we must calculate the following parameters: 1.- Flujo de energía radiante absorbido por la superficie foliar Radiant energy flow absorbed by the leaf surface (Qabs ; W.m-2) Qabs = εQPAR + ε´Qth Dónde: εQPAR: Iridancia total absorbida en la región PAR (Photosynthetically Active Radiation, 400-700 nm). Total absorbed Iridiance in the region PAR (Photosynthetically Active Radiation, 400-700 nm). ε´Qth: Iridancia térmica total absorbida fuera de la región PAR. Total iridiance heat absorbed outside the PAR region. ε y ε´: Emisividad de la hoja en las dos regiones del espectro. Emissivity of the leaf in the two regions of the spectrum.
  • 52. 2. Flujo de energía radiante a partir de la hoja Radiant Energy Flow from the leaf (Qε ; W.m-2) Qε = ε  T4 Dónde: Qε: Flujo de energía Radiante Radiant energy flow ε: Emisividad, aprox. 0.98 para hojas a Temperatura de crecimiento Emissivity, approx. 0.98 for leaves to Growth temperature : Constante de Stefan-Boltzman (5.673x10-8 W·m-2 ·K-4) Stefan Boltzmann constant (5.673x10-8 W·m-2 ·K-4) T: Temperatura absoluta de la hoja K Absolute temperature of the K leaf
  • 53. Iridancia neta en la superficie foliar (Q; W.m-2) Iridance on foliar surface El flujo de energía de la hoja es substraído del flujo absorbido de energía radiante (Qabs) The flow of energy of the leaf is substracted from the flow absorbed of radian energy (Qabs) Q = Qabs - εIR T4 Dónde: Q: Flujo de energía (W.m-2) Energy flow (W.m-2) Qabs: Flujo de energía absorbido (W.m-2) Absorbed Flow energy (W.m-2) εIR: Emisividad o absortividad de la hoja para radiación de longitud de onda larga (termal); típicamente cerca de 0.95 para hojas vivas a temperaturas promedio.
  • 54. Algunas veces esta ecuación se escribe: Sometimes this equation is: Q = IS – rIS + Lenv - εIR T4 Dónde: IS: Irridancia solar incidente a la superficie foliar (W.m-2) Solar irradiance incident to foliar surface r: Coeficiente de reflexión de la superficie foliar en fracción decimal Reflection coefficient or foliar surface in decimal fraction Lenv: Longitud de onda ambiental de la irridancia incidente a la superficie foliar (W.m-2) Environmental wavelength of the incident irradiance foliar surface (W.m-2)
  • 55. Flujo sensible de energía transferida por convección a la superficie foliar Sensitive flow of transferred energy by convection to the foliar surface (H;W.m-2) H = [cp(Ta- Tl)] / ra = (cp .  . T)/ ra = cp .  . T . ga Dónde: Ta: Temperatura del aire (K o oC) Air temperature Tl: Temperatura de la hoja (K o oC) Leaf temperatura T: Ta – Tl cp: Capacidad calorífica del aire seco (insaturado) (Aprox. 1000 J.Kg-1 . K-1) a presión constante Heat capacity of dry air (unsaturated) (Approx. 1000 J.Kg-1 . K-1) at constant pressure : Densidad del aire seco (1.205 kg.m-3 a 20o C y 100 kPa) Dry air density ra: Resistencia de la capa límite (s. m-1) ga: Conductancia de la capa límite (m. s-1)
  • 56. El coeficiente de transferencia convectiva o coeficiente de transferencia de calor que (hc; W.m-2.oK-1) Es proporcional al recíproco de la resistencia de la capa limítrofe, se puede usar para calcular el flujo sensible de energía transferida H (W. m-2) The convective transfer coefficient is proportional to the reciprocal of the boundary layer resistance, it can be used to calculate the sensitive flow of transferred energy hc = (cp) / ra H = ( cp . T ) / ra =cp . ga . T H = hc T
  • 57. Flujo latente de energía del vapor de agua a la superficie de la hoja (v; w.m-2), duración de la transpiración: V = [ (el – ea ) cp] /  ( rl + ra ) = ( e . cp ) /  ( rl + ra ) = ( e . cp ) /  (1/gl + 1/ ga) Dónde: el: Presión de vapor en la hoja (cavidad subestomatal) (Pa) Vapor pressure in the leaf (substomatal cavity) ea: Presión de vapor del aire (Pa) Air vapor pressure ra: Resistencia de la capa límite en aire (s.m-1) Boundary layer resistance in air rl: Resistencia difusiva dentro de la hoja (s.m-1) Diffusive resistance within the leaf : Constante psicrométrica (Típicamente 66.6 Pa. K-1) Psicrometric Constant gl , ga: Conductividades de la capa límite y de la hoja (m.s-1) respectivamente.
  • 58. Una vez manejados los flujos de energía expresados en transferencia de calor debemos considerar la parte metabolómica enmarcada por las relaciones entre los diferentes elementos químicos. Once the energy flows expressed in heat transfer have been handled, we must consider the metabolomics and the relationships between different chemical elements. Para ello hemos establecido una nueva frontera que he denominado árbol de la vida en vegetales superiores según la bionanofemtología del MODELO BIOQUÍMICO LIGHTBOURN. So we have established a new frontier: tree of life in high vegetables under bionanofemtology from LIGHTBOURN BIOCHEMICAL MODEL.
  • 59. El fundamento de esta cosmovisión es enfrentar los fenómenos óxido- reductivos en un espacio infinitesimal, el espacio HILBERT lo que permite que las nociones y técnicas algebraicas y geométricas aplicables a espacios de dimensión dos y tres se extiendan a espacios de dimensión arbitraria, incluyendo a espacios de dimensión infinita. The basis of this cosmovision worldview is to address the oxide- reductive phenomena in an infinitesimal space, the Hilbert space which allows the notions in addition to the algebraic and geometric techniques applicable to spaces of two and three dimentions to be extended to arbitrary dimensional spaces, including spaces of infinite dimension.
  • 60. Una propiedad importante de cualquier espacio de HILBERT es su reflexividad, es decir, su espacio bidual (dual del dual) es isomorfo al propio espacio. De hecho, se tiene todavía más, el propio espacio dual es isomorfo al espacio original. Se tiene una descripción completa y conveniente del espacio dual (el espacio de todas las funciones lineales continuas del espacio h en el cuerpo base), que es en sí mismo un espacio de HILBERT. An important property of any HILBERT space is its reflexivity, ie, the bidual space (dual dual) is isomorphic to the space itself. In fact, there is still more, the dual space itself is isomorphic to the original space. There is a complete and convenient description of the dual space (the space of all continuous linear functions of the space h into the base), which is itself a Hilbert space.
  • 61. En pocas palabras, los espacios HILBERT nos permiten “ver dentro” del mundo subatómico. Ahora solo nos falta el “microscopio” como instrumento. Hilbert spaces allow us to "see inside " the subatomic world. Now we only need the "microscope“ as a tool. Pero como no existe aún tal aparato a esta dimensionalidad, lo hacemos con el poder ilimitado de las funciones matemáticas. En este caso particular usamos los flujos de RICCI y las transformaciones de NEWMAN-PENROSE establecidas por LIGHTBOURN. But as there is not such devise to this dimensionality yet, we do it with the unlimited power of mathematical functions. In this particular case we use the RICCI flow and the NEWMAN-PENROSE trasformations established by LIGHTBOURN.
  • 62. La siguiente FIGURA se ilustra el concepto. Esto nos permite ver más allá de lo tradicionalmente establecido. Por ejemplo, es muy conocido el papel del calcio en la regulación del equilibrio termodinámico de la célula y su trascendental función en el control de las cascadas de kinasas. Next FIGURE illustrate the concept. This allows us to look beyond the traditionally established. For example, is well known the calcium role regulating the thermodynamic equilibrium of the cell and its vital role in controlling kinase cascades.
  • 63. Interacciones fundamentales de los elementos químicos de importáncia bionanofemtotribológica en las plantas superiores.
  • 64. Bajo la óptica del árbol de la vida, vemos claramente que el calcio sostiene una relación biunívoca con el potasio y boro (eje “Y” cartesiano), paladio y fierro (eje “X” cartesiano), zinc y platino (eje “Z” cartesiano). Under the tree of life perspective , we see clearly that calcium holds a biunivocal relationship with the potassium and boron ("Y" Cartesian axis), palladium and iron (“X” Cartesian axis), zinc and platinum ("Z" Cartesian axis). En el eje de las “Y” establecemos las relaciones estructurales anatómicas, en el eje de las “X” las relaciones fisiológicas y en el eje de las “Z” las relaciones catalíticas. In the "Y" axis we establish the anatomical & structural relationships, in the "X" axis the physiological relationships and in the "Z" axis the catalytic relations.
  • 65. En base a este postulado, deducimos que el calcio necesita del boro y del potasio para su integración en la formación de compuestos estructurales. Necesita del fierro y del paladio para su óptima integración en las rutas metabólicas encabezada por él, y necesita del zinc y del platino como catalizadores en su equilibrio cuántico. Based on this assumption, we infer that calcium needs of boron and potassium for its integration in the formation of structural compounds. It needs iron and palladium for optimal integration into metabolic pathways led by him, and requires zinc and platinum as catalysts in quantum equilibrium. ERGO, si debemos emplear calcio, no debemos usarlo solo ERGO, If we use calcium, we should not use it alone Esto es tan solo un ejemplo de las interacciones fundamentales de los elementos químicos cuya función es trascendente para la homeostasia celular en los vegetales superiores. This is just one example of the fundamental interactions of chemical elements whose function is important for cell homeostasis in high vegetables.
  • 66. Cada elemento del árbol de la vida se debe analizar en sus interacciones X,Y,Z, dando por consecuencia un continuum de sincronías fásicas que nos muestra la forma en que se comportan los elementos dentro de la planta. Each element in the tree of life must be analyzed in its interactions X, Y, Z, consequently giving a continuum of phasic synchronicity that shows how the elements behave in the plant. Siendo el caso para el manejo del STRESS por temperaturas una oportunidad capital para interactuar con la planta y su medio ambiente total sabiendo los fenómenos sucedáneos que provocamos ab intio cuándo usamos tal o cual elemento químico. Esto nos dá la capacidad de predictividad, tan necesaria como indispensable en las interacciones de y con los seres vivos. Being the case for STRESS management by temperatures a capital opportunity to interact with the plant and its total environment, knowing the events that provoke ab intio when we use this or that chemical element. This gives us the ability of predictivity, as necessary as essential in the interactions with living beings.
  • 67. CONCLUSIONES/ CONCLUSIONS 1.- En todas las interacciones con seres vivos, lo primero es no hacer daño y lo segundo no estorbar. When interacting with living beings, do not harm and not to interfere. 2.- En la naturaleza es imposible encontrar condiciones dónde el STRESS se manifieste por la acción de un solo factor. In nature it is impossible to find conditions where stress is manifested by the action of a single factor. 3.- Muchos de los factores, que combinados producen STRESS, individualmente no tienen el mismo efecto cuya causa es la combinación de esos elementos. Many of the factors, that combined to produce STRESS, individually do not have the same effect whose cause is the combination of these elements. 4.- Las temperaturas extremas son la causa principal de enfermedades abióticas. The extreme temperatures are the main cause of abiotic diseases.
  • 68. 5.- El crecimiento es un aumento irreversible en volumen y biomasa estructural que implica división celular, alargamiento, maduración y especialización para formar tejidos y órganos. Growth is an irreversible increase in volume and structural biomass that involves cell division, lengthening, maturation and specialization of tissues and organs. 6.- El crecimiento es influenciado por diversos factores del medio ambiente, pero ninguno más importante que la temperatura. Growth is influenced by various environmental factors, but the most important is temperature. 7.- Sobre todas las variables térmicas, las temperaturas extremas diarias ilustran el rango de temperatura que cambia constantemente en el medio ambiente térmico de la planta. On all thermal variables, daily extremes temperatures illustrate the temperature range that constantly changes in the thermal environment of the plant.
  • 69. 8.- Los efectos de la temperatura sobre el metabolismo y el crecimiento son dependientes del tiempo. Los tiempos intermedios de respuesta de las plantas a los cambios ambientales se conocen como aclimatación o plasticidad fenotípica. The effects of temperature on metabolism and growth are dependent from time. The intermediate time of plant response to environmental changes are known as acclimation or phenotypic plasticity. 9.- Los primeros daños manifestados en tejido vivo tanto a bajas como altas temperaturas son cambios en la fase lipoidea y desnaturalización proteínica. The first damage expressed in living tissue at low and high temperatures are changes in the lipoid phase and protein denaturalization. Como las plantas no pueden huir del ambiente estresante y protegerse de las condiciones adversas, han desarrollado varias estrategias durante su evolución para adaptarse a las cambiantes condiciones del medio ambiente. As plants can not escape the stressful environment and protect themselves from adverse conditions, they have developed various strategies during their evolution to adapt to changing environmental conditions.
  • 70. Enfocar el problema desde la perspectiva del pensamiento complejo, es decir, manejar el STRESS térmico, o cualesquier otro tópico biodinámico, no es solo un fenómeno de simple causa – efecto. Approaching the problem from the perspective of complex thinking, managing heat stress, or any other biodynamic topic, is not only a simple cause – effect phenomenon. No existen soluciones únicas e independientes (mucho menos recetas de cocina). There are not unique and independent solutions (even less cooking recipes). 10.- Bajo la óptica del árbol de la vida, vemos claramente que el calcio sostiene una relación biunívoca con el potasio y boro (eje “Y” cartesiano), paladio y fierro (eje “X” cartesiano), zinc y platino (eje “Z” cartesiano). En el eje de las “Y” establecemos las relaciones estructurales anatómicas, en el eje de las “X” las relaciones fisiológicas y en el eje de las “Z” las relaciones catalíticas. Under the tree of life perspective , we see clearly that calcium holds a bi- univocal relationship with the potassium and boron (Cartesian "Y" axis), palladium and iron (Cartesian “X” axis), zinc and platinum (Cartesian "Z" axis).
  • 71. *Dr. LUIS ALBERTO LIGHTBOURN ROJAS DIRECTOR DE LA DIVISIÓN DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA DE CONOCIMIENTO, y FUNDADOR DE LA EMPRESA GBIOTEKSA, S.A. DE C.V. (BIONANOFEMTO TECNOLOGÍA EN SISTEMAS AGROLÓGICOS) Científico Civil y empresario Investigador. Doctor of Science Summa Cum Laude Major in Chemistry, Molecular Biology & Mathematics. Generador de la Bionanofemtotecnología de Bioteksa (propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Modelo Bioquímico Lightbourn para Nutrición Vegetal Biodinámica (propiedad intelectual en patente 25 países). Diseñador y creador de los productos base de Bioteksa, secreto industrial. Creador de los Modelos de Ingeniería Metabólica Lightbourn para Nutrición Vegetal Biodinámica (propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Modelo Termodinámico Lightbourn para Nutrición Vegetal Predictiva de Alta Precisión (propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Modelo Lightbourn de Pensamiento Complejo para Multirelaciones en Correspondencia Biunívoca (propiedad intelectual en patente 25 países). Creador del Sistema Lightbourn de Transformación Exitación-Deexitación para Orbitales Moleculares en Química Cuántica de Gelatores Orgánicos de Bajo Peso Molecular, propiedad intelectual en patente 25 países. Creador de los Sistemas Lightbourn Rotaxano- Catenano en Coloides Amfífilos Micronizados para Nutrición Vegetal, propiedad intelectual en patente 25 países. Coordinador del Equipo de Investigación en Glicómica y Proteómica Bioteksa-CIAD. Premio Nacional de Ciencia y Tecnología 1990-1991 CONACYT-NAFINSA. Miembro de la Junta de Gobierno de El COLEGIO DE CHIHUAHUA, Institución de Investigación, Docencia y Estudios de Posgrado. Responsable y representante de Bioteksa en los convenios de colaboración científica e investigación de CIAD-CONACYT, COLECH, MONSANTO INTERNATIONAL, PIONEER INTERNATIONAL, SEMINS INTERNATIONAL, TUNICHE SEEDS CHILE, Universidad La Molina en Perú, Universidad Católica de Chile, Universidad Nacional de Chile, Universidad Autónoma de Chiapas, Universidad Autónoma de Chapingo, Universidad de La Ciénega del Estado de Michoacán de Ocampo. Presidente del Comité de Vinculación del Instituto Tecnológico Regional de Cd. Jiménez, Chihuahua. Miembro activo de la AMERICAN CHEMICAL SOCIETY y de la AMERICAN ORGANIZATION OF ANALYTICAL CHEMISTRY. Ex Consejero de la Fundación del Empresariado Chihuahuense. FECHAC- Co Autor del libro “La Posibilidad de lo Imposible” editado por El Colegio de Chihuahua (www.laposibilidaddeloimposible.com).
  • 72. BIBLIOGRAFÍA Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Diarios Personales de Investigación Excogitativa” Bioteksa, S.A. de C.V. (1990- 2011). Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Fundamentum: Haciendo Visible lo Invisible” Bioteksa, S.A. de C.V., (2003- 2011). Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Bases Fundamentales del Modelo Bioquímico Lightbourn” Bioteksa, S.A. de C.V. (2007- 2009). Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Ingeniería Metabólica Lightbourn, Bases de la Biología Molecular en Vegetales Superiores”, Bioteksa, S.A. de C.V., (2005- 2009). Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Fundamentos de Glicómica Predictiva”, Bioteksa, S.A. de C.V., (2011). Lightbourn Rojas Luis Alberto. “Proteoma,Transcriptoma, Secretoma y Metaboloma como herramientas predictivas en Nutrición Genomática”, Bioteksa, S.A. de C.V. (2011). Lightbourn Rojas Luis Alberto, Garza Almanza Victoriano, González García Daniel, González García Arsenio. “La Posibilidad de lo Imposible: Bioteksa y el Nuevo Paradigma de la Nutrición Vegetal”, Editado por Bioteksa y el Colegio de Chihuahua, 2010. (http://www.amazon.com/Posibilidad-Imposible-Spanish- ebook/dp/B004YL2NAG/ref=sr_1_1?ie=UTF8&m=A3E7N7CJV8GS51&s=books&qid =1305139632&sr=8-1) Pareek Ashwani, Sopory Sudhir, Bohnert Hans, Govindjee. “Abiotic Stress Adaptation in Plants, Physiological, Molecular and Genomic Foundation”, Springer, The Netherlands, 2010, pp. 201, 202, 205. http://culiacan.ciad.edu.mx/cms/index.php?option=com_content&view=article&id=108:xiv -congreso-nacional-de-la-sociedad-mexicana-de-ciencias-horticolas- ac&catid=37:publicaciones
  • 73. LUIS ALBERTO LIGHTBOURN R., PhD DIRECTOR DIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA DE CONOCIMIENTO BIOTEKSA, S.A. DE C.V. Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas RENIECYT 14541 www.bioteksa.com lalr@bioteksa.com