Reprodução de plantas




A reprodução de plantas é a produção de novos indivíduos ou descendentes em plantas , o que pode ser realizado por reprodução sexual ou assexuada . A reprodução sexual produz descendentes pela fusão de gametas , resultando em descendentes geneticamente diferentes dos pais ou pais. A reprodução assexuada produz novos indivíduos sem a fusão de gametas, geneticamente idênticos às plantas parentes e uns aos outros, exceto quando ocorrem mutações . Em plantas de sementes , os descendentes podem ser embalados em uma semente protetora , que é usada como um agente de dispersão.

Reprodução assexuada 

Reprodução em que gâmetas masculinos e femininos não se fundem, como acontece na reprodução sexual. A reprodução assexuada pode ocorrer por brotamento , fragmentação , fissão , formação de esporos e propagação vegetativa . As plantas têm dois tipos principais de reprodução assexuada em que são produzidas novas plantas que são clones geneticamente idênticos do indivíduo pai. A reprodução vegetativa envolve uma parte vegetativa da planta original (brotamento, afilhamento , etc.) e distingue-se da apomixia, que é um substituto para a reprodução sexual e, em alguns casos, envolve sementes. Apomixia em muitas espécies de plantas e também em alguns organismos não-vegetais. Para apomixia e processos similares em organismos não vegetais, ver partenogênese .

A reprodução vegetativa natural é principalmente um processo encontrado em plantas perenes herbáceas e lenhosas , e tipicamente envolve modificações estruturais do caule ou raízes e em poucas folhas de espécies . A maioria das espécies de plantas que empregam a reprodução vegetativa o fazem como um meio de perenizar as plantas, permitindo que elas sobrevivam de uma estação a outra e, freqüentemente, facilitando sua expansão em tamanho. Uma planta que persista em um local através da reprodução vegetativa de indivíduos constitui uma colônia clonal ; um único ramet, ou indivíduo aparente, de uma colônia clonal é geneticamente idêntico a todos os outros na mesma colônia. A distância que uma planta pode se mover durante a reprodução vegetativa é limitada, embora algumas plantas possam produzir rametes a partir de rizomas ramificados ou estolões que cobrem uma área ampla, geralmente em apenas algumas estações de crescimento. Em certo sentido, esse processo não é de reprodução, mas de sobrevivência e expansão da biomassa do indivíduo. Quando um organismo individual aumenta de tamanho via multiplicação celular e permanece intacto, o processo é chamado de crescimento vegetativo.. No entanto, na reprodução vegetativa, as novas plantas que resultam são novos indivíduos em quase todos os aspectos, exceto genéticos. Uma grande desvantagem da reprodução vegetativa é a transmissão de patógenos de pais para filhos; É incomum que os patógenos sejam transmitidos da planta para suas sementes (na reprodução sexual ou na apomixia), embora haja ocasiões em que isso ocorre.

As sementes geradas pela apomixia são um meio de reprodução assexuada, envolvendo a formação e dispersão de sementes que não se originam da fertilização dos embriões . Hawkweed ( Hieracium ), dandelion ( Taraxacum ), alguns Citrus ( Citrus ) e Kentucky Blue Grass ( Poa pratensis ) todos usam esta forma de reprodução assexuada. A pseudogamia ocorre em algumas plantas que possuem sementes apomíticas, onde a polinização é frequentemente necessária para iniciar o crescimento embrionário, embora o pólen não contribua com material genético para a prole em desenvolvimento. Outras formas de apomixia também ocorrem nas plantas, incluindo a geração de uma plântula em substituição a uma semente ou a geração de bolbilhos em vez de flores, onde novos indivíduos clonados são produzidos. A reprodução assexuada é um tipo de reprodução em que os descendentes vêm apenas de um dos pais, herdando assim as características do progenitor.

Estruturas 
Um rizoma é um caule subterrâneo modificado que serve como um órgão de reprodução vegetativa; as pontas crescentes do rizoma podem separar-se como novas plantas, por exemplo, polypody , íris , grama de sofá e urtigas .

Hastes aéreas prostradas, chamadas de corredores ou estolões , são importantes órgãos de reprodução vegetativa em algumas espécies, como o morango , numerosas gramíneas e algumas samambaias .

Botões adventícios se formam em raízes perto da superfície do solo, em hastes danificadas (como nos troncos de árvores cortadas) ou em raízes antigas. Estes desenvolvem-se em caules e folhas acima do solo. Uma forma de brotamento chamada suckering é a reprodução ou regeneração de uma planta por brotos que surgem de um sistema radicular existente. Espécies que caracteristicamente produzem chupetas incluem Elm ( Ulmus ), Dandelion ( Taraxacum ) e muitos membros dafamília Rose , como Rosa e Rubus .

Plantas como cebola ( Allium cepa ), jacinto ( Jacinto ), narciso ( Narciso ) e tulipas ( Tulipa ) se reproduzem dividindo seus bulbos subterrâneos em mais bulbos. Outras plantas como a batata ( Solanum tuberosum ) e a dália ( Dahlia ) reproduzem-se por um método similar envolvendo tubérculos subterrâneos . Gladíolos e açafrão ( Crocus ) reproduzem-se de maneira semelhante com os cormos .

Uso 
A forma mais comum de reprodução vegetal utilizada por pessoas é sementes, mas um número de métodos assexuadas são utilizados, que são geralmente melhorias de processos naturais, incluindo: o corte, de enxerto, de brotamento, estratificação , divisão, de seccionamento de rizomas, raízes, tubérculos, bolbos , estolhos, afilhos, etc., e propagação artificial por clonagem de tecidos laboratoriais . Os métodos assexuais são usados ​​com mais frequência para propagar cultivares com características desejáveis ​​individuais que não se realizam a partir da semente. A propagação de árvores frutíferas é freqüentemente realizada por brotações ou enxertia de cultivares desejáveis ​​( clones ), em porta - enxertos que também são clones, propagados por estufagem..

Na horticultura, um "corte" é um ramo que foi cortado de uma planta- mãe abaixo de um entrenó e depois enraizado, muitas vezes com a ajuda de um líquido de enraizamento ou pó contendo hormônios . Quando uma raiz completa se formou e as folhas começam a brotar de novo, o clone é uma planta auto-suficiente,  geneticamente idêntica à planta-mãe.

Exemplos incluem cortes das hastes de amoras ( Rubus occidentalis ), violetas africanas ( Saintpaulia ), verbenas ( Verbena ) para produzir novas plantas. Um uso relacionado de cortes é o enxerto , onde um caule ou broto é unido a um caule diferente. Viveiros oferecem para venda árvores com hastes enxertadas que podem produzir quatro ou mais variedades de frutas relacionadas, incluindo maçãs . O uso mais comum do enxerto é a propagação de cultivares em plantas já enraizadas, às vezes o porta-enxerto é usado para reduzir as plantas ou protegê-las contra patógenos prejudiciais à raiz .

Como as plantas propagadas vegetativamente são clones, elas são ferramentas importantes na pesquisa de plantas. Quando um clone é cultivado em várias condições, diferenças no crescimento podem ser atribuídas a efeitos ambientais em vez de diferenças genéticas.

Reprodução Sexual

A reprodução sexual envolve dois processos fundamentais: a meiose , que reorganiza os genes e reduz o número de cromossomos e a fertilização , o que restaura o cromossomo a um número diplóide completo . Entre esses dois processos, diferentes tipos de plantas e algas variam, mas muitos deles, incluindo todas as plantas terrestres , sofrem alternância de gerações , com duas estruturas multicelulares diferentes (fases), um gametófito e um esporófito. A origem evolutiva e o significado adaptativo da reprodução sexual são discutidos nas páginas “ Evolução da reprodução sexual"E" Origem e função da meiose ".

O gametófito é a estrutura multicelular (planta) que é haplóide , contendo um único conjunto de cromossomos em cada célula. O gametófito produz gametas masculinos ou femininos (ou ambos), por um processo de divisão celular chamado mitose . Em plantas vasculares com gametófitos separados, os gametófitos femininos são conhecidos como mega gametófitos (mega = grandes, eles produzem os óvulos grandes) e os gametófitos masculinos são chamados de micro gametófitos (micro = pequenos, eles produzem os pequenos espermatozóides).

A fusão de gametas masculinos e femininos (fertilização) produz um zigoto diploide , que se desenvolve por divisões celulares mitóticas em um esporófito multicelular .

O esporófito maduro produz esporos por meiose , às vezes referido como " divisão de redução ", porque os pares de cromossomos são separados novamente para formar conjuntos únicos.

Em musgos e hepáticas o gametófito é relativamente grande, e o esporófito é uma estrutura muito menor que nunca é separada do gametófito. Em samambaias , gimnospermas e plantas com flores (angiospermas), os gametófitos são relativamente pequenos e o esporófito é muito maior. Em gimnospermas e plantas com flor, o mega gametófito está contido no óvulo (que pode se desenvolver em uma semente) e o micro gametófito está contido dentro de um grão de pólen .

História da reprodução sexual de plantas 

Ao contrário dos animais, as plantas são imóveis e não podem procurar parceiros sexuais para reprodução. Na evolução das primeiras plantas, meios abióticos, incluindo água e vento, transportam espermatozóides para a reprodução. As primeiras plantas eram aquáticas , como descrito na página " História evolutiva das plantas ", e liberavam os espermatozóides livremente na água para serem carregados com as correntes. Plantas terrestres primitivas, como hepáticas e musgos, tinham espermatozóides móveis que nadavam em uma fina camada de água ou eram jogados em gotículas de água dos órgãos de reprodução masculinos nos órgãos femininos. À medida que as plantas mais altas e mais complexas evoluíram, modificações na alternância de gerações evoluíram; nos paleozóicas era progymnospermophytareproduzido usando esporos dispersos no vento. As plantas de sementes, incluindo samambaias , coníferas e cordaites , que eram todas gimnospermas , evoluíram 350 milhões de anos atrás; eles tinham grãos de pólen que continham os gametas masculinos para proteção do esperma durante o processo de transferência do macho para as partes femininas. Acredita-se que os insetos se alimentaram do pólen e as plantas evoluíram para usar insetospara transportar ativamente o pólen de uma planta para a próxima. As plantas produtoras de sementes, que incluem as angiospermas e as gimnospermas, têm alternância heteromórfica de gerações com grandes esporófitos contendo gametófitos muito reduzidos. As angiospermas têm órgãos reprodutivos distintos chamados de flores, com carpelos , e o gametófito feminino é bastante reduzido a um saco embrionário feminino, com apenas oito células. O gametófito masculino consiste nos grãos de pólen. Os espermatozóides das plantas de sementes não são móveis, exceto por dois grupos mais antigos de plantas, os Cycadophyta e os Ginkgophyta , que têm espermatozóides flagelados.

Plantas de floração 
As plantas florescentes são a forma dominante da planta em terra e se reproduzem por meios sexuais e assexuados. Muitas vezes, sua característica mais marcante é seus órgãos reprodutivos, comumente chamados de flores. A reprodução sexual em plantas com flores envolve a produção de gametas masculinos e femininos , a transferência dos gametas masculinos para os óvulos femininos em um processo chamado polinização . Após a polinização, ocorre a fertilização e os óvulos crescem em sementes dentro de um fruto . Após as sementes estarem prontas para a dispersão , a fruta amadurece e, por vários meios, as sementes são liberadas da fruta e, após vários períodos de tempo, sob condições específicas, as sementes germinam. e crescer na próxima geração.

A antera produz gametófitos masculinos que são grãos de pólen , que se ligam ao estigma no topo de um carpelo , no qual os gametófitos femininos (dentro dos óvulos) estão localizados. Depois que o tubo polínico cresce através do estilo do carpelo, os espermatozóides do grão de pólen migram para o óvulo para fertilizar o óvulo e a célula central dentro do gametófito feminino, em um processo denominado dupla fertilização . O zigoto resultante se desenvolve em um embrião, enquanto o endosperma triploide (uma célula espermática mais uma célula feminina binucleada) e tecidos femininos do óvulo dão origem aos tecidos circundantes na semente em desenvolvimento. O ovário, que produziu o (s) gametófito (s) feminino (a), então cresce em uma fruta, que envolve a (s) semente (s). As plantas podem se auto-polinizar ou polinizar .

Polinização 

Em plantas que usam insetos ou outros animais para mover o pólen de uma flor para outra, as plantas desenvolveram partes de flores muito modificadas para atrair polinizadores e facilitar o movimento do pólen de uma flor para o inseto e do inseto para a próxima flor. . Flores de plantas polinizadas pelo vento tendem a não ter pétalas e / ou sépalas; tipicamente grandes quantidades de pólen são produzidas e a polinização geralmente ocorre no início da estação de crescimento antes que as folhas possam interferir na dispersão do pólen. Muitas árvores e todas as gramíneas e juncos são polinizadas pelo vento e, como tal, não precisam de grandes flores exóticas.

As plantas têm vários meios diferentes para atrair polinizadores, incluindo cor, aroma, calor, glândulas de néctar, pólen comestível e forma de flor. Juntamente com as modificações que envolvem as estruturas acima, duas outras condições desempenham um papel muito importante na reprodução sexual de plantas com flores, a primeira é a época da floração e a outra é o tamanho ou o número de flores produzidas. Muitas vezes, as espécies de plantas têm algumas flores grandes e muito vistosas, enquanto outras produzem muitas pequenas flores, muitas vezes as flores são coletadas juntas em grandes inflorescências para maximizar seu efeito visual, tornando-se mais perceptíveis para passar por polinizadores. As flores são estratégias de atração e as expressões sexuais são estratégias funcionais usadas para produzir a próxima geração de plantas, com polinizadores e plantas co-evoluindo, muitas vezes em graus extraordinários,A maior família de plantas com flores são as orquídeas ( Orchidaceae ), estimadas por alguns especialistas para incluir até 35.000 espécies,  que muitas vezes têm flores altamente especializadas que atraem insetos específicos para a polinização. Os estames são modificados para produzir pólen em aglomerados chamados polínios , que se ligam a insetos que rastejam na flor. As formas das flores podem forçar os insetos a passar pelo pólen, que é "colado" ao inseto. Algumas orquídeas são ainda mais especializadas, com formas de flores que imitam a forma de insetos para atraí-las para tentar "acasalar" com as flores, algumas até têm aromas que imitam os feromônios de insetos .

Outro grande grupo de plantas com flores é o Asteraceae ou família de girassol com cerca de 22.000 espécies, que também têm inflorescências altamente modificadas que são flores coletadas juntas em cabeças compostas de um composto de flores individuais chamadas de florzinhas. Cabeças com florzinhas de um sexo, quando as flores são pistiladas ou funcionalmente estaminadas, ou compostas de todas as florzinhas bissexuais, são chamadas de homogâmicas e podem incluir cabeças tipo discóide e liguliflorosa. Algumas cabeças irradiantes podem ser homogâmicas também. Plantas com cabeças que têm florzinhas de duas ou mais formas sexuais são chamadas de heterogâmicas e incluem formas de cabeça radiais e disciformes, embora algumas cabeças irradiantes também possam ser heterogâmicas.

Samambaias 
As samambaias produzem tipicamente grandes esporófitos diploides com rizomas , raízes e folhas; e em folhas férteis chamadas esporângios , os esporos são produzidos. Os esporos são liberados e germinam para produzir gametófitos curtos e finos que são tipicamente em forma de coração, pequenos e verdes. Os Gametófitos ou talo , produzir tanto os espermatozóides móveis em anterídio células e dos ovos em separado arquegônios. Depois das chuvas ou quando o orvalho deposita um filme de água, os espermatozóides móveis são respingados dos antígenos, que normalmente são produzidos no lado superior do talo, e nadam no filme de água até os antígenos, onde fertilizam o óvulo. Para promover o cruzamento ou a fertilização cruzada, os espermatozóides são liberados antes que os óvulos sejam receptivos aos espermatozóides, tornando mais provável que os espermatozóides fertilizem os ovos de diferentes talos. Um zigoto é formado após a fertilização, que cresce em uma nova planta esporofítica. A condição de ter plantas separadas de esporófito e gametófito é chamada de alternância de gerações . Outras plantas com meios reprodutivos semelhantes incluem o Psilotum , Lycopodium , Selaginellae Equisetum .

Briófitas

As briófitas , que incluem hepáticas , hornworts e musgos , reproduzem tanto sexualmente quanto vegetativamente . O gametófito é a fase mais comumente conhecida da planta. Todas são pequenas plantas encontradas crescendo em locais úmidos e como samambaias, têm espermatozóides móveis com flagelos e precisam de água para facilitar a reprodução sexual. Estas plantas começam como um esporo haplóide que cresce na forma dominante, que é um corpo haplóide multicelular com estruturas semelhantes a folhas que fotossintetizam. Os gametas haplóides são produzidos em antherida e archegonia por mitose. Os espermatozoides liberados dos antígenos respondem a substâncias químicas liberadas pela archegonia madura e nadam até eles em um filme de água e fertilizam os óvulos, produzindo assim zigotos diplóides. O zigoto se divide por divisão mitótica e cresce em um esporófito diplóide. O esporófito diplóide multicelular produz estruturas chamadas cápsulas de esporos . As cápsulas de esporos produzem esporos por meiose e, quando maduras, as cápsulas se abrem e os esporos são liberados. As briófitas mostram uma variação considerável nas suas estruturas de reprodução e o acima é um esboço básico. Em algumas espécies, cada gametófito é um sexo, enquanto outras espécies produzem antheridia e archegonia no mesmo gametófito que é hermafrodita.

Morfologia Sexual 
Artigo principal: Morfologia reprodutiva de plantas

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