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Tutorial de funcionamiento del IRGA (LCpro-SD, ®ADC BioScientific) (En
español)
Preprint · November 2021
DOI: 10.29327/751917
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3 authors:
Juliane Maciel Henschel
Carlos E. Aucique-Pérez
Universidade Federal de Viçosa (UFV)
Palacký University Olomouc - Czech Advanced Technology and Research Institute (C…
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Diego Batista
Universidade Federal da Paraíba
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Tutorial de funcionamiento del IRGA (LCpro-SD, ®ADC BioScientific) (En español)
Juliane Maciel HENSCHEL1, Carlos Eduardo AUCIQUE-PEREZ2, Diego Silva BATISTA1,3
(Enviado en 28/11/2021)
Introducción
La fotosíntesis es el principal proceso biológico del planeta Tierra, siendo responsable por
la producción de la mayor parte de oxígeno atmosférico y energía metabólica. En este proceso, los
seres autotróficos utilizan la energía solar para sintetizar carbohidratos, a partir del gas carbónico
(CO2) y agua (H2O) para liberar gas oxígeno (O2) (Kaiser et al. 2019). En las plantas superiores,
la fotosíntesis ocurre en las células de las hojas, más específicamente en los cloroplastos. La
entrada del CO2 y posterior salida de O2 atmosférico se conoce como intercambio gaseoso,
fenómeno caracterizado por el paso de estos gases a través de los estomas, los cuales son pequeños
poros localizados a lo largo de la epidermis foliar. El intercambio gaseoso es producto de la
dinámica del cierre y apertura de los estomas, el cual resulta en la perdida de agua por un proceso
llamado transpiración. Considerando que bajo condiciones naturales el agua como tal es un recurso
escaso, la perdida excesiva de esta molécula puede afectar el crecimiento de las plantas,
llevándolas a episodios de deshidratación. Por lo anterior, la dinámica de estomas posibilita un
mayor aporte de CO2 en las hojas en detrimento del estado hídrico de la estructura. De tal forma,
los estomas regulan tanto la entrada del CO2, como también la salida de agua a través de la
transpiración, afectando directamente la eficiencia en el uso del agua.
Considerando la importancia del proceso fotosintético para la vida del planeta y en
consecuencia para la producción de alimentos, métodos para determinar la capacidad de fijación
de CO2 en las plantas vienen siendo desarrollados a lo largo de la historia (Hunt 2003). Dentro de
tales métodos, podemos destacar los análisis de intercambio gaseoso en sistemas abiertos, que
utilizan analizadores de gases al infrarrojo (InfraRed Gas Analyzer – IRGA). Dicha herramienta
permite realizar medidas de parámetros como la tasa de asimilación del CO2 (A), conductancia
estomática (gs), tasa de transpiración (E) y la concentración intercelular de CO2 (Ci) en tiempo
real, proporcionando informaciones relevantes al estado fisiológico de las plantas bajo diferentes
condiciones, como por ejemplo, episodios de estrés abiótico o biótico. En el presente documento,
1
Programa de Postgrado en Agronomía, Universidade Federal da Paraíba, 58397-000, Areia, PB, Brasil
Centro de Investigación Biotecnológica y Agrícola, Universidad Palacký Olomouc, Olomouc, Chequia
3
Departamento de Agricultura, Universidade Federal da Paraíba, 58220-000, Bananeiras, PB, Brasil
2
haremos un abordaje sobre el funcionamiento y operación del IRGA modelo LCpro-SD
manufacturado por ®ADC Bioscientific (Hoddesdon, Inglaterra). El objetivo de este tutorial es
suministrar una visión general del equipo, posibilitando al lector manipular y ejecutar rutinas de
mediciones puntuales, así como protocolos de más complejos como lo son las curvas de respuesta
A/PAR (curva de luz) y A/Ci (curva de CO2). Además de este tutorial, ofrecemos un material
suplementar en formato de video, los cuales están disponibles en una Playlist en Youtube (en
portugués).
Conociendo el equipo
El IRGA LCpro-SD fue diseñado para ser fácilmente utilizado en condiciones de campo y
por ello tiene un nivel de autonomía superior debido a su batería. El equipo mide y controla factores
ambientales en el área circundante a la hoja, permitiendo el cálculo de la actividad fotosintética.
El equipo estructuralmente está conformado por una consola principal, conectada a una
cámara foliar a través de un cable. La consola posee una pantalla de visualización, teclas de
navegación, terminales de transferencia de energía, suministrador de aire, mini-procesador,
contenedores con químicos para el control del CO2 y vapor de H2O, almacenamiento de datos y
entrada para tarjeta SD. La cámara o pinza foliar, lleva consigo sensores para cuantificación de la
temperatura, radiación fotosintéticamente activa (RFA), IRGA para CO2 y H2O. La asimilación
del CO2 y transpiración son constantemente calculadas a partir del diferencial entre las
concentraciones de CO2 y H2O de referencia (proporcionados por el sistema) y las concentraciones
de estos mismos gases determinados en la hoja. Todos los componentes del IRGA LCpro-SD son
presentados en la Figura 1.
Figura 1. IRGA LCpro-SD, sus componentes y su forma correcta de embalaje para transporte
(Adaptado de ADC BioScientific 2018).
Las determinaciones de la tasa de asimilación de CO2 y transpiración obtenidas en tiempo
real son utilizadas para el cálculo de los parámetros adicionales. Para una hoja típica, el flujo de
CO2 varía entre -10 a 100 µmol m-2 s-1, mientras que el H2O oscila entre 0 e 15 mmol m-2 s-1. Para
garantizar la validación de los datos obtenidos por el equipo, el operador debe tomar ciertos
cuidados, como por ejemplo la viabilidad de los químicos y la configuración correcta del área de
determinación en la hoja, entre otros factores. Estos y otros tópicos serán abordados con mayor
detalle en las próximas secciones.
Antes de encender: Revisando los químicos
Antes de encender el equipo e iniciar las determinaciones, es necesario verificar el nivel de
carga de las baterías, correcta conexión de cables y viabilidad operacional de los químicos que
filtran los gases (CO2 y H2O). Los químicos son presentados en la Figura 2.
nivel cero el gas, como para regular la
concentración de CO2 de acuerdo a la
configuración del equipo. Cuando la soda
cálcica pasa de color blanca a violeta, es el
indicador para sustituir el químico por uno
nuevo. Esa alteración de color es reversible
hasta que se ha complemente agotada.
El contenedor 2, aloja la drierite o
desecante, el cual en su estado natural es de
color azul. Este químico es utilizado para
Figura 2. Vista lateral de la consola del IRGA
LCpro-SD. Se destaca con los números 1 y 2 los
contenedores con soda lime y drierite,
respectivamente
(Adaptado
de
ADC
BioScientific 2018).
reducir la humedad, Cuando el desecante
cambia de color azul a rosado, indica que el
químico se ha saturado y por tal motivo se
debe cambiar. Para la recuperación del
desecante, basta distribuir homogéneamente
El contenedor 1, tiene en su interior
soda lime o soda cálcica, la cual debe estar de
color blanco.
Este
el químico en una bandeja refractaria y
posteriormente colocarla en un secador a 210
o
C por 1 hora.
químico
absorbe
el
CO2
permitiendo el control del CO2 de referencia.
La soda cálcica sirve tanto para calibrar a
La manipulación de estos
químicos se debe hacer con las debidas
normas
de
seguridad
para
evitar
intoxicaciones (ver la etiquetas).
Antes de encender: Verificación de conexiones y baterías
Después de la verificación de los químicos, la cámara o pinza foliar y las mangueras deben
ser conectadas a la consola principal como son presentadas en la Figura 3.
Figura 3. Vista posterior de la consola del IRGA LCpro-SD destacando las conexiones externas
(Adaptado de ADC BioScientific 2018).
Si se está utilizando la batería original del equipo, verifique que las baterías esta con la
carga completa. En el caso de baterías adaptadas, tenga cuidado con la compatibilidad con el
sistema eléctrico del IRGA.
Antes de encender: Definiendo la fuente de luz
Posterior a la conexión de la pinza foliar a la consola, es necesario definir la fuente de
iluminación a ser utilizada será proveída por la luz solar natural (sensor PAR) o artificial (uso de
la unidad de luces LED) (Figura 4). En el caso de la iluminación artificial, ella proporciona
condiciones de iluminación con menores variaciones, pues utiliza siempre una cantidad de luz fija.
Además de eso, la utilización de luz artificial es necesaria para la realización de las curvas de luz
(A/PAR), con la cual, la tasa de asimilación de CO2 es determina de acuerdo a un gradiente de
intensidades luminosas. Para más detalles sobre este protocolo, montaje y cambio de componentes
en la pinza foliar, le recomendamos verificar el contenido on-line (Conectando la pinza foliar).
Figura 4. Pinza foliar del IRGA LCpro-SD, detallando sus componentes y accesorios (Adaptado
de ADC BioScientific 2018).
Antes de encender: Definición del flujo de CO2
Además de la fuente de luz, es necesario definir la fuente que va a proporcionar el CO2 al
sistema. En este caso, el CO2 puede ser obtenido a través del aire circundante al equipo (buffer) o
mediante el uso de capsulas de CO2 comprimido (Cilindro de CO2). La utilización del flujo
controlado de CO2 es indicada para la ejecución de la curva de fotosíntesis en función a un
gradiente creciente de concentración de CO2 (curva A/Ci) o, aún, cuando se está trabajando con
plantas sometidas a concentraciones de CO2 mayores a las ambientales. Los componentes
necesarios para utilizar el flujo controlado de CO2 son representadas en la Figura 5.
Figura 5. Accesorios del IRGA LCpro-SD para la conexión a una fuente de CO2 externa
(Adaptado de ADC BioScientific 2018).
Check-list para antes de encender el equipo:
1) Químicos
2) Conexiones y mangueras
3) Baterías
4) Fuente de iluminación de la pinza foliar (ambiental o artificial)
5) Fuente de suministro de CO2 (Aire natural o cilindro de CO2 comprimido)
6) Memoria SD
Encender el equipo
Después de la verificación del funcionamiento total de sistema (check-list), el equipo está
en condiciones para ser encendido. Para ello, se debe presionar el botón “page” y esperar para que
en la pantalla muestre el menú principal. A pantalla de navegación del equipo se presenta en la
Figura 6.
Figura 6. Vista del panel superior de la consola del IRGA LCpro-SD.
Luego que el sistema está en marcha, en la pantalla aparecerá un aviso mostrando que la
tarjeta SD está conectada y el espacio libre tiene disponible para almacenar información (SD card
inserted), presione OK. En la parte inferior de la pantalla, irá aparecer “Status: Analyser is
warming up”. En este punto, solo basta aguardar 5 minutos hasta que el aviso desaparezca. En
seguida, utilizando los diferentes menús, es necesario crear un archivo para que los datos
colectados se han almacenados y, si es el caso, configurar la fuente de iluminación y fuente de
CO2.
Conociendo los menús
La pantalla del IRGA posee diferentes menús que pueden ser navegados presionando el
botón “page”. Seleccione el menú deseado presionando los botones amarillos debajo del menú (ver
Figura 6). Al encender el IRGA, tendremos los siguientes menús en la página inicial: climate –
sequence – logging – record. En la siguiente sección del menú contiene: output – calibrate – graph
– record. En la tercera sección incluye: options – power off – configure – record.
Determinación de la configuración inicial

Crear un archivo logging > file menu > new file > set log). Para mayores detalles, verificar
el contenido on-line “como nomear um arquivo”.

Definir la temperatura para las determinaciones (climate > Select Tset > change+/change-).

Definir la cantidad de luz (climate > Select Qset > change+/change-) (unidad LED es
requerida).

Definir el flujo de CO2 climate > Select Cset > change+/change-) (cilindro de CO2
requerido).

Definir la humedad relativa de trabajo (climate > Select eset > change+/change-).

Para retornar a cualquier de las configuraciones en las condiciones ambientales (select >
ambient).
Para más detalles sobre las configuraciones iniciales, asista los contenidos suplementares online “ligando e configurando” y “criando um arquivo e configurando”.
Tomando medidas
Con este equipo es posible realizar tanto medidas puntuales, las cuales son referidas a la
obtención de datos de forma inmediata, como también realizar rutinas programadas como lo son
las curvas de asimilación de CO2 en respuesta a gradientes de concentración de CO2 (A/Ci) o
radiación de fotosintéticamente activa (A/PAR). Por eso es necesario determinar cuáles son los
parámetros de interés, antes de iniciar con las rutinas. En esta sección abordaremos el paso a paso
para ejecutar las medidas puntuales, así como las curvas A/Ci y A/PAR.
Los valores que son normalmente acompañados durante las mediciones están localizados en la
segunda página de los menús e identificados como:

A: Tasa de asimilación de CO2;

gS: Conductancia estomática;

Uset: Flujo de aire determinado por el operador;

E: Tasa de transpiración;

Tleaf: Temperatura foliar;

Record: identificación numérica de la medida que está siendo realizada.
Medidas puntuales
Después de la configuración de la fuente de luz y suministro de CO2, así como la creación
del archivo para el almacenamiento de los datos, podemos proseguir para las realizar las
mediciones. Para esto, basta posesionar la hoja en la pinza, verificando que la hoja cubra la
totalidad del área de lectura y luego de verificar la estabilidad de los valores los datos pueden ser
almacenados. Para tal efecto, basta presionar el comando “Record” y verificar el aviso “Saving
data” que aparecerá en la pantalla, confirmando que la medida fue debidamente almacenada. En
este caso, el numero en frente del comando “Record” en la pantalla deberá cambiar, indicando que
su medida guardada. Para más detalles sobre este procedimiento, puede verificar el contenido online “realizando as medidas pontuais”.
Curvas de luz y A/Ci
Para la realización de las curvas, además de verificar todas las configuraciones
mencionadas en la sección inmediatamente anterior (mediciones puntuales), es necesario instalar
la unidad de luces LED para la curva de A/PAR y el cilindro con CO2 comprimido para la curva
A/Ci. A continuación, debe ser configurada la secuencia de luz y concentración CO2 para generar
el gradiente de cada factor, acompañado del tiempo (en minutos) que la hoja permanecerá sobre
cada punto del gradiente. Esta secuencia puede ser creada ingresando al menú sequence, de la
siguiente forma: Sequence > Edit > Yes.
Luego de la programación, en la pantalla aparecerá: steps o pasos de la curva objeto de la
configuración. En este punto, configure cuantos pasos quieren ser evaluados, siendo que una buena
curva debe contener un mínimo de 6 puntos. Los factores a ser configurados están representados
en la Figura 7.
Figura 7. Pantalla con el menú de configuración de secuencia para las curvas A/PAR y A/Ci del
IRGA LCpro-SD.
Normalmente, iniciamos las curvas por los valores más próximos a la condición ambiental
existente (cerca de 1000 µmol de fotones m-2 s-1 y 400 µmol de CO2 m-2 s-1) y continuamos la
secuencia em forma creciente, hecho que dependerá del tipo de mecanismo de CO2 de la planta en
estudio (C3, C4 o CAM). Posteriormente, retornamos para los valores ambientales y comenzamos
a caracterizar los valores de forma decreciente. De esta forma, evitamos la inhibición de la
fotosíntesis por exceso o falta de luz y así influenciar las mediciones. Además de eso, al realizar
la curva fijando el factor ambiental (CO2, por ejemplo) es necesario configurar los otros factores
para evitar distorsiones en las lecturas hechas por el equipo. En las tablas 1 y 2, es posible apreciar
ejemplos representativos de la secuencia para el gradiente de luz y CO2, respectivamente.
Tabla 1. Ejemplo de la secuencia de pasos
BioScientific).
Step
Dwell (min.)
Temperatura
1
3
25 °C
2
3
25 °C
3
3
25 °C
4
3
25 °C
5
3
25 °C
6
3
25 °C
7
3
25 °C
8
3
25 °C
9
3
25 °C
10
3
25 °C
11
3
25 °C
12
3
25 °C
13
3
25 °C
14
3
25 °C
de una curva de luz en IRGA LCpro-SD (ADC
PAR
1000
1200
1400
1800
2000
1000
800
600
400
300
200
100
50
25
CO2
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
H2O
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
amb.
Opts
-R--R--R--R--R--R--R--R--R--R--R--R--R--RE-
Tabla 2. Ejemplo de la secuencia de pasos de una curva A/Ci en IRGA LCpro-SD (ADC
BioScientific).
Step Dwell (min.) Temperatura
PAR
CO2
H2O
Opts
1
3
25 °C
1500
400
amb.
-R-2
3
25 °C
1500
300
amb.
-R-3
3
25 °C
1500
200
amb.
-R-4
3
25 °C
1500
100
amb.
-R-5
3
25 °C
1500
50
amb.
-R-6
3
25 °C
1500
400
amb.
-R-7
3
25 °C
1500
600
amb.
-R-8
3
25 °C
1500
800
amb.
-R-9
3
25 °C
1500
1000
amb.
-R-10
3
25 °C
1500
1200
amb.
-RE-
Apagar el equipo
Para apagar el equipo, se debe remitir hasta el menú que contenga el comando Power off y
confirmando con la palabra Yes, el sistema automáticamente parará de funcionar. En seguida, los
cables y mangueras deben ser desconectados de la consola. En el caso que la unidad de luz artificial
y/o cilindro de CO2 comprimido estén conectados, se hace necesario remover cada unidad
cuidadosamente. En el caso de la unidad de suministro de CO2, retire la válvula lentamente para
liberar progresivamente la presión generada por el cilindro de CO2. Finalmente, guarde el equipo,
tomando cuidado de no doblar bruscamente los cables.
Referencias
BUCHANAN, B.B.; GRUISSEM, W.; JONES, R.L. Biochemistry & Molecular Biology of Plants.
2. ed. New Jersey: John Wiley & Sons, 2015. 1280 p.
HENSCHEL, J.M.; BATISTA, D.S. Tutorial de operação do IRGA (LCpro-SD,
BioScientific). Even3 Publicações. http://doi.org/10.29327/743817 (En portugués)
®
ADC
HENSCHEL, J.M.; BATISTA, D.S. IRGA LCpro-SD (Bioscientific) - Guia de operação.
Disponible
en
https://www.youtube.com/playlist?list=PLAPn07BuAZ0m3cuG6JPRVc2QiowCw6Wd_
Asesado en 27 de septiembre de 2021. (En portugués)
KAISER, E.; GALVIS, V. C.; ARMBRUSTER, U. Efficient photosynthesis in dynamic light
environments: A chloroplast’s perspective. Biochemical Journal, v. 476, n. 19, p. 2725–2741,
2019.
LAWSON, T.; VIALET-CHABRAND, S. Speedy stomata, photosynthesis and plant water use
efficiency. New Phytologist, v. 221, n. 1, p. 93–98, 2019.
LCpro T manual, ADC BioScientific, 2018.
TAIZ, L.; ZEIGER, E; MOLLER, I.A.; MURPHY, A. Plant physiology and development (No.
Ed. 6). Sinauer Associates Incorporated. 2015. 761 pp.
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