Los primeros resultados estadísticos

Una vez concluidas las medidas ya tenemos los primeros resultados estadísticos. Se trata de los valores medios de las longitudes de las raíces principales para los distintos tratamientos. Se han considerados en su conjunto o solo para las plantas cultivadas en la Estación Experimental del Zaidín dado que algunas de nuestras placas se contaminaron. Otro factor importante es que las condiciones de cultivo han sido más homogéneas en la EEZ que en nuestro laboratorio.

En la tabla de abajo se muestran los valores medios de las raíces principales considerando los distintos tratamientos realizados. En la primera columna se muestran los valores considerando todas las plantas para ese tratamiento, las crecidas en la EEZ o en el IES, y para las dos situaciones, añadiendo los extractos o incluyéndolos en el medio.  

 

Se ha procedido a comparar el valor medio de la longitud de las raíces en cada tratamiento con el valor medio en las placas con solo agua. El primer paso ha sido comprobar si la distribución de las longitudes de las semillas se ajustan a una distribución normal. La aplicación del test de Kolmogorov-Smirnov muestra que no se ajustan (p = 0,000) por lo que es recomendable el uso de test no paramétricos para la comparación. La aplicación del test de Mann-Whitney muestra diferencias significativas en las comparaciones señaladas con color.

Las figuras de abajo muestran gráficamente los resultados anteriores.

Longitudes medias de las raíces principales en función de los distintos tipos de tratamientos para el total de las plantas medidas. La primera columna representa las plantas solo con agua.

Longitudes medias de las raíces principales en función de los distintos tipos de tratamientos para las plantas cultivadas en la EEZ. La primera columna representa las plantas solo con agua.

Como sabemos, se han preparado dos lotes de experimentos. En el primero los tratamientos se añadían directamente sobre el agar donde se colocaban las semillas. En el segundo lote, se incorporaron previamente al medio de cultivo. 

Los valores medios de las longitudes de las semillas se muestran en la tabla de abajo para el total de las placas. Se ha hecho una comparación para cada tipo de tratamiento en función de si el tratamiento se añadió o se incluyó en el medio mediante el test de Mann Whitney. Las comparaciones que han mostrado significación estadística se encuentran señaladas en naranjo. Un dato interesante e importante que habrá que valorar es que haya diferencias significativas entre la longitud de las semillas crecidas en placas sin tratamientos en cada uno de los dos lotes de experimentos.  Habrá que tener en cuenta que los lotes de semillas para cada experimento han sido diferentes, con un porcentaje de germinación en los primeros experimentos en torno al 60% (semillas con tres o cuatro años de antigüedad) y más elevado en el segundo lote.

 

Comparación de los valores medios de las raíces principales de Arabidopsis en función de si el tratamiento se añadió o se incluyó en el medio para todas las placas.

Los resultados se muestran gráficamente en la figura de abajo.

 

Comparación de longitudes de las raíces principales en función de los distintos tratamientos para el conjunto de los datos.

 

 

Igualmente se han hecho los cálculos solo con las plántulas crecidas en la EEZ.  Como se puede apreciar, aparecen diferencias significativas en las mismas comparaciones que el caso de haber considerado conjuntamente los experimentos de la EEZ y el instituto.

 

Comparación de los valores medios de las raíces principales de Arabidopsis en función de si el tratamiento se añadió o se incluyó en el medio para las placas cultivadas en la EEZ.

 

Los valores se muestran gráficamente en la figura siguiente. 

Comparación de longitudes de las raíces principales en función de los distintos tratamientos para las plantas cultivadas en la EEZ.

Es ya el momento de discutir estos resultados y sacar las conclusiones oportunas. De igual manera, se pueden proponer nuevos análisis estadísticos que ayuden a una mejor interpretación de los resultados. Esperamos vuestros comentarios.

Empezamos a tener resultados de la segunda tanda de cultivos

Sembrábamos hace unos días una nueva tanda de placas preparadas en la Estación Experimental del Zaidín también con Arabidopsis. La diferencia con los experimentos de la primera tanda es que en esta ocasión los extractos van incluidos en el medio de cultivo mientras que en los primeros se añadieron una vez solidificadas las placas.

Los resultados se muestran a continuación:

Desarrollo de Arabidopsis en la placa control, y en placas con extractos de pimiento de la variedad California Melchor verde y rojo.

Desarrollo de Arabidopsis en la placa control, y en placas con extractos de pimiento de la variedad Alegría riojana verde y rojo.

Desarrollo de Arabidopsis en la placa control, y en placas con extractos de capsaicina 15µM y 125µM.

Desarrollo de Arabidopsis en los controles (agua y medio de cultivo para plantas) y en placas con extractos de Pseudomonas putida y P. stutzeri.

Primeras medidas y nuevos experimentos

Concluidos los primeros experimentos y una vez pasadas las dos semanas que hemos dejado germinar y crecer las semillas de Arabidopsis es el momento de proceder a medir la longitud de las raíces con el programa Rootnav.  Recordemos que tenemos dos lotes de plántulas, ambas inoculadas en la EEZ, unas crecidas allí también y las otras en nuestro laboratorio.

Entre las actividades del proyecto hemos empezado a medir las raíces de Arabidopsis con los distintos tratamientos con el programa Rootnav. Una vez medidas comenzaremos con los análisis estadísticos. 

Paralelamente hemos iniciado una nueva tanda de cultivos. En este caso, las placas se han preparado en la EEZ, y a diferencia de las anteriores, en las que se añadieron los tratamientos al agar una vez gelificado, en este caso se han incorporado al propio medio. Y del mismo modo habrá dos lotes, uno de los cuales cultivaremos en el laboratorio.

Carolina, Elsa y Lucía se encargaron de sembrar las nuevas placas también con nuevas semillas de arabidopsis.

 

¿Nos van diciendo algo los análisis preliminares de los resultados que estamos obteniendo? ¿Se nos está planteando algún problema con la medida de las plántulas? Es el momento de compartir las experiencias en los comentarios del blog.

Comenzamos los análisis de resultados

Ya tenemos los resultados de la primera fase de nuestro proyecto, tanto de los cultivos que crecimos en nuestro laboratorio preparados en la Estación Experimental del Zaidín, como los que se han desarrollado completamente allá. Hemos dejado crecer quince días a nuestras plántulas de Arabidopsis y es ahora el momento de proceder a sus medidas.

Vamos a medir la longitud de las raíces con el programa Rootnav, una aplicación de software libre cuya aplicabilidad se describe en el artículo al que se puede acceder desde este enlace. Las instrucciones de uso del mismo se encuentran en esta dirección a la que también se puede acceder desde la carpeta de recursos.

Desde los enlaces siguientes o desde la pestaña de recursos podemos acceder a las carpetas con las imágenes. Es ahora momento de ponernos de acuerdo en cuáles vamos a analizar cada uno de nosotros y de ir compartiendo los resultados que obtengamos.

Imágenes de los cultivos crecidos en la EEZ.

Imágenes de los cultivos crecidos en el IES Zaidín Vergeles.

 

Acceso al programa Rootnav.

Nuestras placas, 2 de marzo de 2023

Tras los días sin clase del puente, nos encontramos nuestros cultivos como se muestra en las imágenes de abajo. Un dato a tener en cuenta para interpretar el estado de las mismas es que no hemos venido al instituto durante los cinco días festivos. Y eso puede ser importante en cuanto a lo que se ha comentado en las entradas anteriores respecto a factores como la concentración de dióxido de carbono o la distinta cantidad de luz al haber clase en el laboratorio o la ausencia de calefacción y por tanto, temperaturas más bajas, de lo habitual. En cualquier caso, ahí van las imágenes y sería interesante que las comparásemos con las otras que tenemos, bien de nuestro instituto o bien las que nos prepararon en la EEZ.

El análisis del proyecto por Patri Rodríguez De la Rosa

Los estudiantes de segundo de bachillerato del IES Zaidín Vergeles estamos embarcados en un nuevo proyecto experimental en el cual continuamos trabajando con pimientos. Utilizaremos extractos de los mismos para evaluar su influencia en el crecimiento de Arabidopsis, una planta herbácea que se desarrolla con rapidez y nos permitirá evaluar su crecimiento durante todo el proyecto. Además de los pimientos, también investigaremos el efecto de bacterias como las pseudomonas y sustancias activas como la capsaicina (sustancia que se encuentra en los chiles). Estudiaremos la influencia de estas sustancias en diferentes cantidades, condiciones y variedades de pimientos, incluyendo Alegría Riojana Roja, Alegría Riojana Verde, California Melchor Rojo y California Melchor Verde.

De esta manera, trabajamos por una parte los alumnos en el laboratorio del IES Zaidín Vergeles, que con ayuda de los investigadores preparamos tanto el medio de cultivo (las placas en las que iban a germinar las semillas), como los extractos de las diferentes variedades de pimiento, para finalmente sembrar 10 semillas en cada placa, sellarlas y clasificarlas según su contenido (capsaicina, pseudomonas o variedad del extracto de pimiento).

Por otra parte, los investigadores también realizaron este proceso en la Estación Experimental, lo que será determinante más adelante en cuanto a las condiciones en las que fueron llevados a cabo los mismos procesos.

En la sesión del 13 de febrero comprobamos que una gran proporción de las placas han mostrado una clara contaminación, lo cual se debe en gran medida a las deficientes condiciones de esterilidad presentes en el laboratorio del instituto. En contraste con la Estación Experimental, donde se utilizó una campana para la preparación de las placas, en el laboratorio del instituto se empleó un mechero bunsen que solo crea un campo estéril radial en su entorno inmediato. Además, en cuanto a la conservación, las placas preparadas en la Estación Experimental se mantuvieron completamente aisladas, mientras que en el laboratorio estuvieron más expuestas a muchos alumnos de distintas clases y no se mantuvo una temperatura estable, lo cual contribuyó al proceso de contaminación.

Sin embargo, pudimos observar que la contaminación de las placas no obstaculizaba el desarrollo de la planta. De manera que por el momento deducimos que los hongos no son tan agresivos como para matar la planta, sino más bien un agente externo con el cual ésta tiene que lidiar y adaptarse.

En la última sesión, el 23 de febrero, luego de hacer observaciones detalladas, hemos identificado ciertas discrepancias que nos permiten extraer algunas conclusiones preliminares:

• A pesar de que las plantas del laboratorio del instituto estaban contaminadas y habían sido sometidas a peores condiciones de cultivo, en comparación con las de la Estación Experimental, su crecimiento ha sido superior. Después de una discusión colectiva, concluimos que esta disparidad se debe a que en el laboratorio del instituto se proporciona una mayor cantidad de luz a las placas. Aparte de las cuatro bombillas que emiten longitudes de onda específicas para el crecimiento de las plantas, también reciben luz natural proveniente de las ventanas y la iluminación regular del laboratorio. Otros factores influyentes son la presencia de una mayor cantidad de CO2, ya que el laboratorio es utilizado por múltiples grupos de estudiantes a lo largo del día, y una temperatura más elevada. En comparación, en la Estación Experimental las placas no están expuestas a tantas personas al mismo tiempo y se mantienen a una temperatura constante, aunque menor.

• En cuanto a los extractos de pimientos, la presencia del extracto de California Melchor Verde y California Melchor Rojo favorece visiblemente el crecimiento de la planta. De igual modo, la presencia de Alegría Riojana Verde tiene un efecto beneficioso en el crecimiento de la planta, mientras que la variedad Alegría Riojana Roja no muestra el mismo efecto positivo.

• En el caso de la capsaicina, se aprecia que la presencia de una cantidad baja de capsaicina tiene un efecto beneficioso en el crecimiento de la placa, mientras que una cantidad alta tiene un efecto perjudicial. (Esto se debe a que la capsaicina actúa como un agente antimicrobiano, inhibiendo el crecimiento y la reproducción bacteriana)

• Respecto a las pseudomonas, han tenido un efecto completamente beneficioso en el crecimiento de la planta. (ya que esta bacteria es una de las principales responsables de la fijación biológica del nitrógeno) 


A partir de las conclusiones obtenidas hasta el momento, es posible formular varias hipótesis que podrían ser objeto de estudio para encauzar el proyecto. Algunas de ellas podrían ser:

• Al haber observado un contraste entre el efecto causado por los distintos extractos de pimientos (concretamente entre Alegría Riojana Verde y Alegría Riojana Roja)    podríamos estudiar cuáles son las razones detrás de estas diferencias. También podríamos investigar si hay diferencias en la cantidad de nutrientes o minerales presentes en cada variedad de pimiento y si esto tiene algún efecto en el crecimiento de la planta.

• Las pseudomonas son bacterias capaces de liberar nutrientes del suelo, lo que permite a las plantas obtener los nutrientes necesarios para su crecimiento. Además, estas bacterias también ayudan a prevenir la infección por patógenos, ya que producen compuestos antimicrobianos que inhiben el crecimiento de otros microorganismos. Esto significa que las pseudomonas pueden ayudar a mantener un ambiente saludable para el crecimiento de la planta. A partir de esta información podríamos estudiar la relación entre el efecto beneficioso de las pseudomonas y la presencia de hongos y contaminación en las placas, estudiando hasta cuándo resisten las plantas diferentes cantidades de contaminación.

• Continuando con las pseudomonas, al demostrar un efecto positivo en el desarrollo de la planta, y teniendo en cuenta que favorecen a las plantas a la hora de obtener nutrientes, podríamos llevar este experimento a la tierra, y comprobar si el efecto de las pseudomonas es aún más beneficioso, determinar si existe una cantidad óptima para el crecimiento y desarrollo de las plantas o si hay alguna relación entre la cantidad de estas sustancias y la producción de clorofila o la formación de raíces por ejemplo

• ¿Cómo afectan las diferentes condiciones de luz, temperatura y CO2 a la relación entre los extractos de pimiento y el crecimiento de la Arabidopsis?
  

Una valoración de Candela Cortés acerca de los resultados de nuestro proyecto

Hace escasas semanas, los alumnos de segundo de Bachillerato nos adentramos en el proyecto "Pepper vs Pseudomonas". Éste proyecto es un proyecto experimental que trata de conseguir un objetivo: determinar si las plantas, en concreto la Arabidopsis, podía crecer bajo distintas circunstancias, entre ellas; La presencia de capsaicina en diferentes dosis, la presencia de pseudomonas (bacterias), o incluso la presencia de extractos de pimientos, en concreto, de la variedad Alegría Riojana Verde, Alegría Riojana Roja, California Melchor Verde y California Melchor Rojo. Debemos dejar claro que la diferencia entre estas variedades de pimientos son: la forma y sobre todo la presencia de capsaicina.

Iniciamos la fase experimental el 24 de Enero. La clase se dividió en tres grupos para organizar el trabajo y que fuese más efectivo: El grupo de la investigadora Mª Ángeles (se dedicó a preparar los extractos de pimientos), el de Marichu ( prepararon los medios en los que iban a cultivarse las semillas, es decir, las placas) y el de Carmelo (sembraron 10 semillas por placa a lo largo de una línea horizontal). Hay que añadir que todos estos procesos se hicieron bajo un ambiente "estéril" creado por un mechero Bunsen. Éste conseguía crear una capa donde poder trabajar sin miedo a que las placas se contaminarían, pero más tarde hablaremos de los resultados.

Estas placas se sellaron y se dispusieron bajo la luz de cuatro bombillas con diferentes longitudes de onda, además de la propia luz que entra del exterior al laboratorio y se dejaron crecer para observar qué pasaba con ellas; ¿crecían?, ¿no crecían?, ¿cuáles sí y cuáles no? y sobre todo, ¿en qué se diferenciaban unas con otras?

Por otro lado, los investigadores volvieron a repetir todos los procesos de extracción de los pimientos, cultivo de placas y sembrado de semillas en el laboratorio del Centro Experimental, bajo unas condiciones mucho más idóneas, una semana después que las placas cultivadas por los alumnos en el laboratorio del IES Zaidín Vergeles.

Haciendo recapitulación; en total tenemos dos cultivos diferentes, creados en diferentes condiciones, pero con el mismo contenido.

A los pocos días, al volver al laboratorio la primera noticia que recibimos fue cuanto menos sorprendente: Más de la mitad de las placas estaban contaminadas. Al principio, para nosotros fue una gran sorpresa puesto que supuestamente habíamos trabajado bajo un ambiente estéril creado por el propio mechero Bunsen, pero claro, no contamos con que el mechero crea un ambiente estéril relativamente "bajo". Además de que bajo un misma mesa podíamos rondar una media de 7 personas, y por supuesto a más de uno por la propia emoción de estar cacharreando con materiales novedosos, pipetas automáticas, extractos de Pseudomonas o ver el diminuto radio de la semilla de Arabidopsis pues probablemente tocásemos algo que no debíamos. Y por supuesto, las propias bacterias presentes en el aire, que también pudieron influir en la propia contaminación.

Para sorpresa de todos, en la mayoría de casos, la presencia de hongos no impedía el crecimiento de la planta. Claro está que la presencia del mismo las altera, pero no las inhibe, por lo que aún podíamos sacar resultados concluyentes, y así lo hemos hecho.

Nos vino de maravilla la presencia del otro cultivo realizado por los investigadores en el laboratorio del Centro Experimental, puesto que así podíamos contrastar el crecimiento de una placa con el mismo contenido, pero estando una contaminada y otra no.

Hoy, 23 de Febrero, hemos tenido nuestra tercera sesión donde hemos estado debatiendo los datos y conclusiones que cada uno ha obtenido. Para empezar, una cosa que nos ha llamado la atención es que, aún habiéndose contaminado, las placas que estaban en el laboratorio han crecido mejor que las creadas en el Centro Experimental (teniendo en cuenta que el cultivo de unas y otras se desfasan 7 días). Las razones que se nos ocurren son: la temperatura a la que se encuentra el laboratorio del instituto (hace más calor) y la luz que se le ha proporcionado a las placas (mejor en el laboratorio escolar debido a la potencia además de la luz exterior, y la longitud de onda).

Una vez dicho esto, pasamos a los resultados apreciables en las placas:

- La presencia de una dosis baja de capsaicina favorece el crecimiento de la placa, sin embargo, una dosis alta le perjudica por completo. 

- La planta crece favorablemente bajo la presencia del pimiento Alegría Riojana Verde, pero no bajo la Alegría Riojana Roja.

- La presencia de Pseudomonas ayuda sin duda alguna al crecimiento de la planta

- La presencia de extracto de California Melchor Verde y California Melchor Rojo también favorece el crecimiento de la misma.

- La capsaicina, parece tener un efecto en las raíces de las plantas puesto que éstas parecen tener un mayor grosor comparadas con aquellas que se cultivaron en un medio únicamente con agua.

Tras estas conclusiones, llega la hora de preguntarse cómo seguir con el proyecto. La investigadora Mª Ángeles ha propuesto hoy una idea bastante interesante: " Si la presencia de Pseudomonas ayuda al crecimiento de la planta y la capsaicina en altas concentraciones le perjudica, ¿Por qué no cultivar en una misma placa tanto capsaicina como pseudomonas para ver si las bacterias ayudan a la planta a seguir creciendo derrotando a la capsaicina?"

A partir de su sugerencia, he estado meditando las palabras que nos ha dicho Pepe Palma; " la principal diferencia entre la Alegría Riojana Verde y la Roja es la presencia de capsaicina en la variedad roja".

Entonces, si en los resultados obtenidos hemos visto que la variedad verde crece favorablemente frente a la roja que no lo hace, y esto es primordialmente debido a la capsaicina, ¿Por qué basándonos en el experimento de Mª Ángeles no cultivamos en una misma placa extracto de Alegría Riojana Roja y Pseudomonas para ver si la acción de éstas bacterias ayuda al crecimiento de la planta aún habiendo Alegría Riojana Roja en el medio?

Los datos podrían ser concluyentes puesto que si la planta creciese favorablemente habríamos determinado que la lucha entre pimientos y Pseudomonas la ganarían las Pseudomonas y en caso contrario, los pimientos.

Candela Cortés Moya