La riproduzione è quel processo mediante il quale un individuo dà origine ad uno o più discendenti a lui simili capaci di riprodursi La riproduzione p è importante p p per la conservazione e la diffusione della specie In tantissimi casi la conservazione della specie non coincide con la conservazione dell’individuo, infatti molte specie, dopo essersi riprodotte riprodotte, muoiono muoiono. Questo si verifica non solo nelle piante annuali o bienni, ma anche in molte specie perenni che fioriscono e producono semi una sola volta nella loro vita A Agave americana i L L. ? LA RIPRODUZIONE DELLE PIANTE Nelle N ll angiosperme i (“ i t con fiore”): (“piante fi ”) • riproduzione sessuata → presenza cc specializzate (gameti) • riproduzione asessuata → non presenta gameti Nel regno vegetale: riproduzione per sporogonia L Basi Le B i della d ll Riproduzione Ri d i Mitosi La mitosi è la riproduzione per divisione equazionale della cellula eucariote. Il t termine i viene i spesso utilizzato tili t anche h per la riproduzione delle cellule procariote, un processo molto più semplice e più correttamente chiamato scissione binaria o amitosi. Meiosi La meiosi è il meccanismo di divisione mediante il quale una cellula eucariote con corredo d cromosomico i di l id dà diploide origine a quattro cellule con corredo cromosomico aploide. Potrebbe sembrare molto simile alla mitosi ma, ma al contrario di questa, tramite il crossingover, è prodotta la ricombinazione genetica La diversità genetica viene genetica. mantenuta dalla riproduzione sessuata, che comprende cicli cellulari con ricombinazione dell'informazione dell informazione genetica proveniente da cellule di due organismi differenti (padre e madre). MITOSI MEIOSI 1 Riproduzione vegetativa La riproduzione vegetativa (o agamica) consiste nella produzione di nuovi individui in seguito alla suddivisione in due o più parti del corpo vegetativo d un individuo, di d d o all semplice l d distacco d di una sua parte più ù o meno grande d 1. SCISSIONE 2 GEMMAZIONE 2. Modalità della riproduzione vegetativa 3. FRAMMENTAZIONE VEGETATIVA 4 PROPAGULI PLURICELLULARI 4. 5. SPORULAZIONE 1 Scissione 1. • procarioti, Funghi (lieviti) e Alghe (diatomee) • strozzamento cc. madre → 2 cc. figlie Chlamydomonas sp. 2. Gemmazione • • simile (lieviti) cc. figlia fi li → prima i d l distacco del di genera una protuberanza Saccharomyces sp. 3. Frammentazione Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo dell’individuo capace a propria volta di riaccrescersi e di ripristinare un nuovo individuo Questa forma di riproduzione si riscontra dalle alghe azzurre fino alle piante superiori In giardinaggio viene utilizzata la capacità rigenerativa per propagare alcune specie vegetali (TALEA) 4. PROPAGULI PLURICELLULARI Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo specializzata per questa funzione e dalla quale si originerà un nuovo individuo Questa forma di riproduzione si riscontra in numerosi gruppi Marchantia polymorpha L. L Dentaria bulbifera L. L 5. SPORULAZIONE Si può considerare come un caso particolare di frammentazione che si concretizza con la produzione, sempre per mitosi, di cellule capaci di dare origine ad un individuo se le condizioni ambientali sono favorevoli In quasi tutti i gruppi di organismi vegetali (procarioti ed eucarioti) si sono sviluppate cellule germinali asessuate (AGAMETI) che rappresentano un importante mezzo di moltiplicazione Se sono unicellulari si chiamano sporocisti se sono pluricellulari si sporocisti, chiamano sporangi e contengono meiospore Prodotte all’interno di sporocisti Endogeni ENDOSPORE Esogeni CONIDI (Esospore o Conidiospore) 2 Riproduzione sessuata L’importanza della riproduzione sessuata (o sessuale) risiede più che nell’aumento del numero degli individui, nella ricombinazione del loro patrimonio pat o o ge genetico. et co. In tal modo odo ve vengono go o sosta sostanzialmente al e te migliorate gl o ate le condizioni per l’adattamento e l’evoluzione L riproduzione La i d i sessuata t consiste i t nell’unione ll’ i di due d cellule ll l GAMIA Durante la quale avviene la fusione del loro contenuto PLASMOGAMIA + CARIOGAMIA Il risultato della gamia è una nuova cellula ZIGOTE Per GENERAZIONE si intende il complesso di cellule che svolgono vita vegetativa e che,, dividendosi p per mitosi,, danno origine g ad altre cellule caratterizzate dalla medesima fase nucleare (n o 2n) Nei vegetali esiste una grande variabilità per quanto riguarda la fase nucleare che caratterizza gli individui che noi di norma riconosciamo in natura A questo proposito si distinguono i seguenti cicli, il cui significato sistematico e filogenetico è molto differente P K gameti singamia APLONTE APLODIPLONTE DIPLONTE M P 1. CICLO APLONTE K 2n M I vegetali APLONTI sono i più primitivi Negli APLONTI la gamia, con la conseguente formazione dello zigote, è immediatamente seguita dalla meiosi con la quale non vengono prodotti gameti, ma meiospore Ognuna di queste può accrescersi e formare un individuo formato da cellule con corredo cromosomico n (APLOIDE) n P = plasmogamia K = cariogamia M = meiosi = mitosi - mitosi limitate all’aplofase = non esiste una fase diploide dell’organismo - tutta la vita dell’organismo è aploide - meiosi immediata alla germinazione dello zigote (2n) = unica cellula diploide - immediata successione di parziale singamia e meiosi forma primitiva di alternanza tipica di organismi a basso livello di organizzazione (Protisti) - alghe - funghi 2. CICLO DIPLONTE P M K n I DIPLONTI sono l’opposto degli APLONTI Alla gamia con formazione di zigote si succede una repentina suddivisione per mitosi in modo da produrre un individuo diploide, detto DIPLOFITO. Questo diplofito si accresce fino ad essere pronto per una nuova meiosi che darà origine g ag gameti - mitosi limitate alla diplofase = non esiste una fase aploide - le spore sono le uniche cellule aploidi e funzionano da gameti - meiosi precede la formazione dei gameti - immediata successione di parziale singamia e meiosi forma rara nelle piante (molto più diffusa nei metazoi) Clorofite - Diatomee - Oomycota 2n P = plasmogamia K = cariogamia M = meiosi = mitosi 3. CICLO APLODIPLONTE P K Come indica la loro stessa denominazione, gli organismi aplodiplonti p p hanno due g generazioni antitetiche: una aplonte ed una diplonte M Come nei diplonti la gamia porta alla formazione di zigoti che si dividono per semplice mitosi dando origine ad uno o più diplofiti (SPOROFITI) Questi al momento della meiosi non producono gameti, ma meiospore che, dividendosi per mitosi, danno origine ad uno o più aplofiti (GAMETOFITI) che al termine della loro differenziazione e crescita produrranno dei gameti - mitosi sia nell’aplofase che nella diplofase - alternanza di gametofito/sporofito alghe maggiormente organizzate e nelle embriofite P = plasmogamia K = cariogamia M = meiosi = mitosi I cicli i li biologici bi l i i nelle ll piante i t Uno dei maggiori gg adattamenti p per la vita sulla terra è stato l’evoluzione di gametangi, organi in grado di proteggere i gameti durante il loro sviluppo. L’anteridio produce cellule spermatiche e l’archegonio contiene l’ovulo ed il sito della fertilizzazione. Anche lo zigote, derivato dall’unione dei due gameti, si svilupperà nell’embrione all’interno dell’archegonio. IL SUCCESSO DELLE PIANTE CON I SEMI Tre modificazione al ciclo vitale hanno contribuito al successo delle piante con semi: 1.I gametofiti (granulo pollinico e embriosacco) sono di ridotte dimensioni e dipendenti dallo sporofito. 2.Evoluzione dei metodi di impollinazione e distacco dall’acqua per l’evento riproduttivo (vento ed insetti) 3.L’evoluzione del seme. L’embrione che si sviluppa a partire dallo zigote è impacchettato con una sostanza di riserva all’interno di una struttura di protezione I semi rimpiazzano le spore come mezzo di diffusione della specie. Nelle angiosperme: • sporofito → pianta matura (generazione dominante) • gametofiti → ridotti nello sporofito (generazione mascherata) g. ♂, ♂ granulo l pollinico lli i (→ ( antere) t ) g. ♀, sacco embrionale (→ ovario) • zigote → embrione La riproduzione sessuata ciclo vitale angiosperme → alternanza generazioni aploidi -n- e diploidi -2n2n (c. (c aplo-diplonte) aplo diplonte) • pianta 2n (sporofito) → per meiosi i i spore n (meiospore) ( i ) • mitosi meiospore → individui n pluricc. (gametofiti ♂ e ♀) • mitosi e differenziazione → gameti (cc spermatiche, ♂ e uovo,♀) ,♀) • unione gameti (fecondazione o gamia) → cc 2n (zigote) • mitosi → sviluppo sporofito IL FIORE stami filamento antera stigma stilo carpello petali ovario ovario sepali Sviluppo del gametofito maschile (granulo pollinico) • nelle sacche polliniche • cc 2n (microsporocisti) → per meiosi 4 microspore n • microspora → per mitosi 2 cc (generativa e del tubo) • formazione f i endina di ( ll l (cellulosa) ) ed d esina (glicoproteine) • cc e pareti (granulo pollinico) → gametofito ♂ immatuto • maturazione su stimma → cc generativa p g per mitosi g genera 2 nuclei spermatici Sviluppo del gametofito femminile (sacco embrionale) • nell’ovulo nell ovulo • cc 2n (megasporocisti) → per meiosi 4 megaspore n • una sopravvive → 3 mitosi del nucleo → 1 cc con 8 nuclei n • formazione di membrane → gametofito t fit ♀ • inf 3 cc n: centro cc uovo (gamete ♀), lati cc sinergidi • sup 3 cc n antipodali • 2 nuclei polari nella regione centrale (citoplasma) ( ) Impollinazione processo per cui il g. pollinico viene a contatto con lo stigma Nelle angiosperme: g p anemogama → vento, molto diffusa zoogama → animali (entomogama → insetti), molto diffusa idrogama → acqua, poco diffusa Impollinazione zoogama Fiori trappola per impollinatori - polline e nettare (disco asse fiorale, ricettacolo in Rosaceae, stami trasformati tra petali e sepali - Pollini adesivi - Stimoli ottici e chimici - Coevoluzione - Aggregazione di fiori piccoli in pseudoanzio SICURA E RISPARMIO QUANTITA’ POLLINE Stachys sylvatica Erigeron alpinus Ophrys insectifera Genista germanica Impollinazione anemogama (25.000 spp. 10% in Angiosperme) Fiori unisessuali poco appariscenti - polline leggero, liscio e polveroso, anche sacche aerifere - perianzio ridotto - maturazione polline prima emissione foglie f in piante arboree Tipica Ti i di Gimnosperme Gi conifere if e Angiosperme A i anemofile di foreste temperate Famiglia Poaceae Evolutivamente si è verificato più volte Linee anemofile poco numerose Origine in specie singole isolate o gruppi poco numerosi Arrhenatherum eliatus Betula nigra Parietaria officinalis Sanguisorba muricata La doppia fecondazione formazione zigote (→ embrione) ed endosperma secondario (riserva) • granulo assorbe umidità e germina → tubo pollinico → micropilo, apertura inf. • mitosi cc generativa → 2 gameti ti ♂ (cc ( spermatiche) ti h ) → micropilo • nuclei gameti ♂ → fusione con nucleo cc uovo (zigote 2n) e con i 2 nuclei polari ((endosperma p 3n)) Sviluppo del seme (dall’ovulo) Sviluppo dell’endosperma (prima dell’embrione) • nucleo 3n si divide → cc polinucleata lattiginosa • citocinesi → massa pluricc mononucleata (3n) → parete c. c ed endosperma solido nutrizione (embrione, (embrione piantina); in alcune dicotiledoni → cotiledoni Sviluppo dell’embrione (dallo zigote) • divisione trasv. → 1 cc. basale ed 1 cc. terminale • da cc. basale per divisioni trasv. → sospensore (ancoraggio a ovario e nutrimento) • da cc. terminale per divisioni trasv-long → struttura sferica (proembrione) → cotiledoni Embrione Morfologia • cotiledoni • apice del fusto (o del germoglio) embrionale • apice della radice embrionale Anatomia • protoderma • meristema fondamentale • procambio Disidratazione Di id t i ( (acqua 5 15%) 5-15%) Testa e tegmen → avvolgono endoderma ed embrione Sviluppo del frutto (dall’ovario) • impollinazione → cambiamenti ormonali → trasformazione ovario • eccezione: senza impollinazione → apomissia • organo g ausiliario → p protezione,, disseminazione e g germinazione • f. tipico: epi- o eso-, meso-, endo- → pericarpo (interno seme) POSSSIBILI ATTIVITÀ • OSSERVAZIONE DEL FENOMENO DELLA MITOSI IN APICE RADICALE DI CIPOLLA • BULBI E TUBERI •RIPRODUZIONE SENZA SEMI • COLORI,, FIORI E IMPOLLINATORI •LE API E I FIORI