Laboratorio 4

Formazione del seme
Laboratorio 4
Seme e frutto. Amido e farine.
Struttura dell’embrione
Apice del germoglio
Cotiledoni = foglie embrionali
(1 nelle monocot., 2 nelle dicot.)
Asse ipocotile
Radichetta (con apice meristematico)
Ovulo
Seme
Zigote 2n
Embrione
Tegumenti
- primina
- secondina
Tegumenti
- testa
- tegmen
Cellula centrale 3n
Endosperma
secondario
Esperienza 1
Tipologie di frutti e pseudocarpi
Vengono proposti diversi esempi di frutti e pseudocarpi comuni, da
identificare impiegando una semplice chiave analitica dicotomica.
Per ogni campione, individuare alcune caratteristiche fondamentali:
- se frutto vero o falso frutto
- nel caso di falso frutto, individuare il frutto vero
- se carnoso o secco
- se deiscente o indeiscente
Lo scopo dell’esperienza non è quello di riconoscere TUTTI i tipi di
frutti, ma sperimentare la diversità di strutture a cui le
Angiosperme affidano la protezione dei semi e la loro
disseminazione.
1
Frutto
Pericarpo e pseudocarpi
• Struttura nuova nelle angiosperme rispetto alle gimnosperme.
• Deriva dalla trasformazione dell’ovario in seguito alla
fecondazione.
• I tre strati delle foglie carpellari originano attraverso una serie di
modificazioni i tre strati del frutto o pericarpo.
peduncolo
esocarpo
Sulla base dell’origine delle strutture deputate a “portare” i semi, si
distinguono:
• pericarpo = frutto vero = dal solo ovario (es. bacca, drupa, achenio)
• frutto accessorio o falso frutto = da ovario + altre parti fiorali (es.
pomo)
Sulla base dell’arrangiamento delle foglie carpellari si avranno inoltre:
Pericarpo
mesocarpo
Seme
endocarpo
Frutti veri
A maturità i frutti veri possono essere:
• secchi (es. legume, achènio)
• carnosi (es. bacca, drupa)
In entrambi i casi, il frutto:
• può conservare i semi al suo interno (indeiscente)
• può aprirsi per liberare i semi (deiscente)
• frutti semplici = da un singolo pistillo di un fiore
• frutti aggregati = dai molti pistilli di un singolo fiore (es. conocarpo)
• frutti multipli = dai pistilli di più fiori (infruttescenza) (es. sorosio,
siconio)
Esperienza 2
Anatomia di un seme
Viene proposto un seme di leguminosa per studiarne l’anatomia.
1. Verificare la presenza/assenza delle strutture fondamentali che
concorrono alla formazione di un seme di Angiosperma.
2. Analizzare la struttura dell’embrione (cotiledoni, polo radicale,
polo caulinare)
3. Dove sono localizzate le riserve?
I frutti carnosi deiscenti sono rari (es. bacche esplosive
di Echballium).
2
Quiescenza e dormienza dei semi
• Le trasformazioni morfologiche che accompagnano la
maturazione del seme sono correlate a varie modificazioni
fisiologiche. Verso la fine della maturazione, si verifica un
graduale spegnimento delle funzioni metaboliche e una
disidratazione attiva del seme: quiescenza.
• I semi sono incapaci di germinare se prima non si sono
verificati determinati eventi: dormienza.
• La dormienza (e la sua interruzione) può essere determinata
da:
a) ragioni meccaniche (presenza di rivestimenti duri e
impermeabili all’acqua e ai gas)
b) presenza di inibitori (es. ABA)
c) certe condizioni di temperatura (es. specie vernali)
d) esposizione alla luce
Localizzazione delle riserve per la germinazione
nel seme maturo
• Endosperma secondario: riserva extraembrionale.
es. graminacee, nelle quali il cotiledone assume funzione
austoriale (scutello).
• Cotiledoni: riserva embrionale, es. leguminose.
L’endosperma, terminato il suo ruolo di sostegno allo
sviluppo dell’embrione, degenera.
• Perisperma: derivato dalla nocella, es. piperacee, Beta vulgaris,
Coffea arabica.
Tipologie di riserve contenute nel seme
Fagiolo (Fabaceae)
Ricino (Euphorbiaceae)
• amido (semi amilacei o farinosi, es. graminacee)
• proteine (aleurone, es. ricino)
• lipidi (semi oleaginosi, es. soia, girasole)
• polisaccaridi parietali (semi cornei, es. emicellulose
in palme)
Mais (Poaceae)
Cipolla (Liliaceae)
Da Raven et al. mod.
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Campione
Esperienza 3
Struttura dei granuli d’amido e loro colorazione
Localizzazione
Semplice/
composto
Dimensioni Forma
Ilo
Striature
I granuli di amido secondario costituiscono la componente
principale delle farine.
Vengono proposti all’osservazione al microscopio farine ottenute da
diversi campioni vegetali.
Alcuni campioni saranno sottoposti a colorazione specifica
dell’amido con liquido di Lugol.
Riportare in tabella le principali caratteristiche che consentono
l’identificazione dei granuli d’amido.
Proporre quali tra le caratteristiche proprie di ogni tipo di granulo
potrebbero essere utili per evidenziare possibili frodi alimentari.
Ramificazione: α-1,6
AMIDO
Legame: α-1,4
Polimero dell’α-glucosio:
legami α-(1,4) glicosidici
ramificazioni α-(1,6) glicosidici
Il legame di tipo α impone alla catena di glucosio una
curvatura (angolo di legame tra due residui successivi di
glucosio) per cui la molecola si ripiega a elica.
legame α(1-6)
maltosio
legame α(1-4)
Da Gerola, mod
Amilosio
• 200-2000 residui di glucosio
• Catena lineare
• 20-30%
Amilopectina
• 2000-20000 residui di glucosio
• Catena ramificata
• 70-80%
Da Nultsch, mod.
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Colorazione dell’amido
Colorazione dell’amido
L’amido può essere colorato in modo elettivo con il liquido di
Lugol, una soluzione acquosa di I2 e KI.
calore
La colorazione avviene per adsorbimento dello iodio tra le
spire dell’amido: l’amilosio assume colore blu, l’amilopectina
colore rosso. Nel complesso, quindi, il colore assunta dai
diversi tipi di amido sarà una tonalità di violetto.
Poiché non intervengono legami covalenti stabili tra amido e
iodio, ma solo interazioni deboli, il riscaldamento comporta la
perdita della colorazione per rilassamento delle spire
dell’amido e rilascio dello iodio (reversibilità della colorazione
a caldo).
L’amido che si forma negli amiloplasti deriva dalla
condensazione di molecole di glucosio prodotte
precedentemente dall’attività fotosintetica
Granuli di amido
Solanum
tuberosum
Phaseolus
vulgaris
Triticum
aestivum
AMIDO SECONDARIO
• viene deposto in granuli
• cristallizza attorno a una regione = ILO
• cristallizza in modo ciclico = presenza di STRIATURE
Forma – dimensioni - struttura dell’ilo - evidenza delle striature
rappresentano altrettante caratteristiche che permettono di
identificare la specie da cui l’amido proviene (es. farine)
Zea mays
Oryza sativa
Da Gerola, mod
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Caratteristiche dei granuli di amido:
Patata: granuli semplici o semicomposti, dimensioni 50-150 µm,
forma ovoidale, ilo puntiforme eccentrico, striature ben evidenti
Frumento: granuli semplici, dimensioni 5-10 o 50 µm, forma
sferica/ovoidale, ilo lineare o a Y, striature non visibili
Mais: granuli semplici, dimensioni 5-15 µm, forma prismatica, ilo
stellato, striature non visibili
Fagiolo: granuli semplici, dimensioni 40-60 µm, reniformi, ilo
ramificato, striature visibili specialmente alla periferia dei granuli
più grandi
Disseminazione
La disseminazione (= dispersione dei semi) può interessare:
1. i singoli semi contenuti nel frutto (es. legumi)
2. l’intero frutto (es. acero, tarassaco)
3. l’intera pianta che ha fruttificato (es. piante desertiche)
Tipi di disseminazione:
1. anemocora, ad opera del vento
2. idrocora, ad opera dell’acqua
3. zoocora, ad opera di animali
4. bolocora, per meccanismi di scoppio
NB: esistono anche granuli composti, es. riso e avena.
Germinazione del seme
•
a)
b)
c)
d)
La germinazione del seme consiste nella graduale ripresa
delle attività metaboliche e nella formazione della plantula:
presenza di acqua allo stato liquido;
temperatura adeguata;
presenza di ossigeno;
interruzione della dormienza.
•
1.
2.
3.
4.
In seguito alla imbibizione:
scoppio dei tegumenti
crescita dell’embrione
progressiva riduzione degli organi di riserva
formazione della plantula
Germinazione
epigea e ipogea
Germinazione epigea: per allungamento
dell’ipocotile, i cotiledoni sono portati al di
fuori del suolo e assumono funzione
fotosintetica.
Germinazione ipogea: i
cotiledoni restano nel suolo,
allungamento dell’epicotile.
Da Raven et al.
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Fusti sotterranei modificati per la riproduzione
vegetativa (organi perennanti ipogei)
Tubero = porzioni apicali ingrossate di fusti sotterranei (es. patata)
Rizoma = fusto sotterraneo ad orientamento plagiotropo (es. iris,
gramigna, canna palustre)
Bulbo = fusto con corti internodi e foglie trasformate per la
funzione di riserva (catafilli carnosi) o di protezione (catafilli
papiracei esterni) (es. cipolla, giglio)
Bulbotubero = simile al bulbo, ma la funzione di riserva è svolta
dal fusto anziché dai catafilli (es. gladiolo)
Questi fusti modificati caratterizzano piante perenni geofite, che
mantengono una porzione sotterranea perenne e riformano
annualmente la porzione aerea.
Funzioni:
Da Stern et al.
1. riserva per la pianta (polisaccaridi, es. amido nel tubero di
patata)
2. organo perennante (per il superamento della stagione avversa)
3. organo per la riproduzione vegetativa
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