Botânica - Reprodução Sexuada e Assexuada

Reprodução em plantas vascularesBotânica EstruturalI

Prof. Juliano van Melis

ConteúdoReprodução Sexuada em Plantas• Fecundação– Ciclo Haplodiplonte– Gimnospermas vs Angiospermas

• A FLOR• Sementes– Dormência

• O FRUTO– Tipos– Síndromes de dispersão

Reprodução Assexuada em Plantas• Propagação vegetativa e Apomítica

CICLO DE VIDA (RELEMBRANDO...)

Botânica Estrutural II

Ciclo de Vida Reprodução

Ciclo Diplonte: Uma geração Diploide(2n)

DIPLOIDE (2N)

MEIOSE

MEIOSE

R!

R!

HAPLOIDE (N)

FECU

NDA

ÇÃO

ZIGOTO

MITOSE


Ciclo Haplonte: Uma geração Haploide(2n)

MITOSE

MITOSE

HAPLOIDE (N)

FECU

NDA

ÇÃO

ZIGOTO

MEIOSE

HAPLOIDE (N)

R!


Ciclo Haplodiplonte: Uma geração Diploide e uma geração Haploide(2n) (n)

DIPLOIDE (2N)

MEIOSE

R!MITOSE

MEIOSE

R!MITOSE

FECU

NDA

ÇÃO

HAPLOIDE (N)

Evolução Classificação

Bryo

phyt

a


Trac

heop

hyta


Trac

heop

hyta


Spermatopsida


Spermatopsida

Gim

nosp

erm

as


Spermatopsida

GIMNOSPERMAS EXISTENTES

Ciclo de Vida Reprodução“Briófitas”

Ciclo de Vida Reprodução“Pteridófitas”

Ciclo de Vida ReproduçãoGimnospermas e Angiospermas

Estróbilo feminino (2n) Estróbilo masculino (2n)

Célula-mãe (2n)

R!

Tétrade (n)

R!

Célula-mãe (2n)

Tétrade (n)


Estróbilo feminino (2n) Estróbilo masculino (2n)

Célula-mãe (2n)

R!

Tétrade (n)

Grão-de-pólen

Cél. Tubo polínico

Cél. Gamética

Cél.s Protálicas

R!

Megásporo

Célula-mãe (2n)

Tétrade (n)

nucelo

IntroduçãoQuem são as Angiospermas?• Cerca de 400,000 espécies.• 2 grupos principais: Eudicotiledôneas e

Monocotiledôneas• Autotróficas, mas existem parasitas,

hemiparasitas e saprófitas

Monotropa unifloraSaprofitica

Rafflesia cantleyi

parasita

Cuscuta europaeaparasita

Phoradendron

Erva-de-passarinho

Welwitschia - Gnetales

integumento óvulo

Óvulo central Circundado por elementos masculinos

GimnospermasGnetophyta

A FLOR!

Berberis - Angiosperma

estigma

pétala

carpelo

óvulo

ovário

antera

Angiospermas A FLOR!

A FLOR


Neomarica sp

FLOR• Sistema caulinar determinadoCarpelo + óvulos parede do fruto + sementes

Fórmula floral FLORK = cálice ou S = sépalasC = corola ou P = PétalasA = androceu ou E = estamesG = gineceu ou C = carpelos

H: hipóginaE: EpiginaP: Perigina

K5 C(5) A5+5 G(6) H *

/ : bilateral* : radial

gamopétala

sincárpico

Síndromes de Polinização

Síndrome Cor ObservaçõesMorcegos (Quiropterofilia)

Branco, pardo, verde Grandes, odor forte

Pássaros (ornitofilia)

Vermelho e Amarelo Grandes, inodoras

Besouros (Cantarofilia)

Fosco, creme, esverdeado Odor forte

Abelhas (Melitofilia)

Amarelo, azul e branco Sensíveis à UV

Borboletas (Psicofilia)

Amarelo, Azul, vermelho (vivas) Odor é importante

Mariposas (Falenofilia)

Branco, rosa claro Odor adocicado

Moscas (Miiofilia)

Cores escuras (preto, bordô) Fedorentasento

mofi

liaDiaNoite

abertura floral

políneapolínea logo

após a remoção da flor

estigma

pétalapolínea

segundos depois

“garganta”

Melitofilia Síndromes de Polinização

Orchis italica - Orchidaceae

Melitofilia

Handroanthus (Tabebuia) chrysanthus - Bignoniaceae

MelitofiliaGuias de néctar

© Black Diamond Images

Melitofilia

MelitofiliaPassiflora sp - Passifloraceae

Miiofilia Síndromes de Polinização

Psicofilia

Asteraceae

Síndromes de Polinização

Falenofilia © Reinaldo Aguilar

Posoqueria latifolia - Rubiaceae

Falenofilia

Cantarofilia

FECUNDAÇÃOBotânica Estrutural II

Estigma

Estilete

Ovário

PIST

ILO Antera

Filamento

ESTAME

Se PÉTALAS = SÉPALAS TÉPALAS

Fecundação

Fecundação

Esporopolinina Grãos-de-pólen

Antera

Filamento

ESTAME

Grão de Pólen(Micrósporo – n)

2n

n

n

n

n

Meiose (R!)

Fecundação

Fecundação

2n

n

n

n

n

Meiose (R!)

Células espermáticas

Grão de pólen - Angiosperma

TUBO POLÍNICO = FASE GAMETOFÍTICA

Fecundação

ÓVULONúcleo do Megásporo (n)

Megásporo

3 carpelos

Megasporócito 4 megásporos

FecundaçãoAngiosperma

Gimnosperma

micrópila

integumento

megasporócito

estilete

ovário

integumento

parede do ovário

megasporócito

funículo

micrópila

nucelonucelo

Fecundação

ÓVULONúcleo do Megásporo (n)

Megásporo

Aborto e Absorção

1ª mitose

Haplóides (n)

Núcleo do Megásporo (n)

Megásporo

Fecundação

2ª mitose

Haplóides (n)

Haplóides (n)

Fecundação

3ª mitose

Haplóides (n)

Vacúolo

Fecundação

Migração

Vacúolo

Fecundação

Núcleo do Megásporo (n)

Megásporo

“Resumo”

Núcleos Polares

Oosfera Sinérgides

Anfípodas

3 mitoses

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR

Megasporofilos(carpelos)

Fecundação

Microsporofilos(filetes)

ESPORÓFITO

FLOR



Microsporângios (2n)(Anteras com sacos polínicos)

Megasporângios (2n)(óvulos)

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!

Micrósporo (n) Megásporo (n)

Núcleo masculino Núcleo masculino Oosfera 2 x Núcleos polares

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!



ZIGOTO (2n)ANGIOSPERMAS

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!



Endosperma secundário (3n)ANGIOSPERMAS

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!



ZIGOTO (2n)GIMNOSPERMAS

Fecundação

ESPORÓFITO

FLOR





R! R!



Endosperma Primário (n)GIMNOSPERMASCélulas do Gametófito

Fecundação

Sistema de Autoincompatibilidade

EVITAR A ENDOGAMIA• Mecanismos Morfológicos para a Incompatibilidade

• Auto-Incompatibilidade Gametofítica (AIG)

• Auto-Incompatibilidade Esporofítica (AIE)

• Auto-Incompatibilidade Tardia


Mecanismos Morfológicos• Flores unissexuadas• Plantas MDicas• Dicogamia: Protoginia e Protoandria• Hercogamia• Heteroestilia


Mecanismos Morfológicos• Flores unissexuadas• Plantas Dioicas• Dicogamia: Protoginia e Protoandria• Hercogamia• Heteroestilia

(1) Indivíduo masculino (2) Indivíduo feminino (3) Cones femininos maduros

Humulus lupulus


Mecanismos Morfológicos• Flores unissexuadas• Plantas Dioicas• Dicogamia: Protoginia e Protoandria• Hercogamia• Heteroestilia Aeonium undulatum



estigma estigma

estilete

estigma estigma

estilete

Espécie A Espécie B

HERCOGAMIA DE APROXIMAÇÃO HERCOGAMIA INVERTIDA

Espécies com Psicofilia ou Falenofilia



estilete estame

estilete estame

MESMA ESPÉCIE


A.I.Gametofítica

Os tubos polínicos só irão crescer e só irá ocorrer fecundação se o alelo presente no grão de pólen não estiver presente no tecido diploide do estilete.

S1 S2

S1S2 (feminino) x S1S2 (masculino)

grãos de pólen serão S1 e S2

tubos polínicos não irão crescer

não haverá progênie

S1 S2


A.I.Gametofítica


S1 S2



apenas tubos polínicos S3 irão crescer

progênie será S1S3 e S2S3

S1 S3


A.I.Gametofítica


S1 S2



todos os tubos polínicos irão crescer

progênie será S1S3, S1S4, S2S3 e S2S4

S3 S4


A.I.Esporofítica

A especificidade do pólen é determinada pelo genótipo diploide do esporófito, isto é, da planta mãe. Portanto, o que determinará a ocorrência ou não de AI não será o alelo que o pólen carrega, mas sim os alelos presentes no tecido diploide da planta.


A.I.Esporofítica

S1S2 (feminino) x S1S2 (masculino) grãos de pólen portarão alelos S1 ou S2 mas expressarão sempre o S1 tubos polínicos não irão crescer NÃO HAVERÁ PROGÊNIE

S1S2 (feminino) x S1S3 (masculino) grãos de pólen portarão alelos S1 ou S3 mas expressarão sempre o S1 tubos polínicos não irão crescer NÃO HAVERÁ PROGÊNIE

S1S2 (feminino) x S3S4 (masculino) grãos de pólen portarão alelos S3 ou S4 mas expressarão sempre o S3 todos os tubos polínicos irão crescer PROGÊNIE SERÁ S1S3, S1S4, S2S3 E S2S4


A.I.Tardia(ou ovariana)O grão-de-pólen germina, alcança o óvulo, mas não forma o fruto. Pode ser pré-zigótico (antes da formação do zigoto) ou pós-zigótico (com má formação do zigoto e posterior aborto)

Spathodea campanulata: pós-zigótica Narcisus triandrus: pré-zigótica

SEMENTESBotânica II

Sementes Diferenças

GIMNOSPERMAS

Originados do Zigoto(embrião)

Endosperma Primário (Haplóide)


ANGIOSPERMAS

Cotilédones Hipocótilo

Radícula

Meristema Apical

Estudos

• Desenvolvimento• Ecologia• Biotecnologia

Sementes

Quem tem sementes?

Diferenças

Sementes

- Embrião coberto por um tegumento, normalmente associado a um tecido de reserva

Definição

Embrião (2n)Endosperma (3n)

Corte de semente de uma Angiosperma

Sementes Definição

Embrião (2n)Endosperma (3n)

Corte de semente de uma Angiosperma

Endosperma primário- Gimnospermas: nex-gametófito femininoEndosperma secundário- Angiospermas: 3n2 núcleos polares (F)

+1 núcleo gamético (M)


ANGIOSPERMAS

Capsella bursa-pastoris - Brassicaceae


ANGIOSPERMAS

Cotilédones Hipocótilo

Radícula

Meristema Apical



ANGIOSPERMAS


Endosperma secundário (Triplóide)

3n


Monocotiledônea Dicotiledônea


Dicotiledônea

Cotilédone

Tegumento

Cicatriz da placentação

Micrópila

Radícula

Eixo embrionário

Plúmula


Dicotiledônea

Cotilédone

Tegumento

Cicatriz da placentação

Micrópila

Radícula

Eixo embrionário

Plúmula folhas/folíolos da muda


Monocotiledônea

Aleurona

Endosperma

Tegumento

Coleóptile

Folhas jovens (do embrião)

Meristema apical

Escutélo (Cotilédone de Poaceae)

Eixo da raiz

Coleoriza

Sementes Exemplos

Pithectotenium crucirigerum – Bignoniaceae – “Pente-de-macaco”

Testa

Sementes Exemplos

Punica granatum – Punicaceae – “Romã”

Sarcotesta

Sementes Exemplos

Paullinia ramiflora – Sapindaceae – “Guaraná”

Arilo

Tem origem do funículo

Sementes Exemplos

Ormosia arborea – Fabaceae – “olho-de-cabra”

SementeMimética

Sementes Exemplos

Lodoicea maldivica – Arecaceae – “Coco-das-Ilhas-Maurício”

Mudas Germinação

MonocotiledôneaDicotiledônea

Mudas Germinação

Espécie CEspécie A Espécie B Espécie D

Mudas Germinação

cotilédones

cotilédones

Podem ser subterrâneosOu aéreos.

Espécie A: Cotilédones Aéreos Espécie B: Cotilédones Subterrâneos

Mudas Germinação

Podem ser subterrâneosOu aéreos.

cotilédone

cotilédone

cotilédone

Espécie C: Cotilédone SubterrâneoEspécie D: Cotilédone Aéreo (e caduco)

Mudas Germinação

Cotilédone Folhas jovensHipocótilo

Cotilédone: Nutrição ao embrião (às vezes até a muda)

Mudas Germinação

Mudas Germinação

Folhas jovens

Coleóptile

Cotilédone: escudoReserva nutritiva endosperma

Monocotiledônea

EndospermaSecundário (3n) Tecido Triplóide

Mudas Dormência

DormênciaMaturaçãoEmbriogênese

Mudas Dormência


Diferenciação do Embrião

- Divisão Celular (mitoses)

Estabelece o plano do corpo da planta, composto por dois padrões sobrepostos nos sistemas de tecidos: Apical-basal – ao longo do eixo principalRadial – concentricamente disposto

MudasA embriogênese é acompanhada pelo desenvolvimento da semente.

SEMENTE: Embrião, albúmen e tegumentos.

Mudas Dormência


Acúmulo de reservas

- Expansão celular- Duplicação de DNA

Mudas Dormência


Redução do Metabolismo

- Perda de água- Peso seco constante

Mudas Dormência


GERMINAÇÃO

Mudas Dormência

- Dormência inata: Evita a viviparidade

- Dormência induzida: Fora da planta-mãe. Não há condições

ambientais para a germinação, mesmo após a remoção da inibição.

- Dormência forçada: Não há germinação, mesmo com boas

condições ambientais, devido a fatores inibitórios

Mudas Dormência






“Dormência Secundária”

Mudas Dormência






“Dormência Primária”

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

Fator

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

Fator

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

Fator

Fator 1

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

Fator

Fator 2Fator 1

INATA

FORÇADA

INDUZIDA

Fator

Fator

Fator 2Fator 1

Mudas Dormência

Principais causas da dormência

• Tegumento impermeável

• Embrião

• Substâncias inibitórias

• Combinação de causas

Mudas Dormência


• Tegumento impermeável Escarificação Mecânica

Química

Tegumento

Cotilédone

Testa

Mudas Dormência

Mudas Dormência

Mudas Dormência


• Substâncias inibitórias Estratificação (umidificação da semente)

Luz/Escuro

Filtro Histórico

Filtro Bióticos e

Fisiológicos

O FRUTOBotânica Estrutural II

Bactris setosa

FrutosA formação do fruto

A figura mostra uma flor, após a fecundação, até o início de maturação do fruto.

FrutosFormação dos frutos

Ovário

FrutoOrigina

Óvulos fecundados

OriginamSementes

FrutosPartes do fruto

Os tipos de frutos

Frutos simples

Originam-se de um só ovário.

Frutos carnosos: Apresentam material suculento.

Frutos

Frutos carnosos

Baga: pericarpo carnoso Drupa: endocarpo duro.

Frutos carnosos

Pomo: endocarpo cartilaginoso, exocarpo parenquimatoso.

Ovário expandido carnoso

Pepônio: Pericarpo rígido

Frutos carnosos

Hesperídio: Exocarpo colenquimatoso com glândulas oleosas

Frutos secos: Apresentam material seco e duro.

Deiscentes – abrem-se quando maduros.

Indeiscentes – não se abrem quando maduros.

Os tipos de frutos Frutos

Frutos secos Deiscentes

Folículo: divide-se em uma única linha Legume: um carpelo dividido em duas linhas

Frutos secos Deiscentes

Silíqua: Abre-se em duas valvasCápsula: um carpelo que se abre(septicida/loculidicida e poricida)

Frutos secos Indeiscentes

Aquênio: uma semente/fruto com parede fina

Cipsela: Aquênio de ovário ínfero, com pappus peludo


Noz: Aquênio com parede grossa

Sâmara: Aquênio alado


Grão (Cariopse): Aquênio de gramíneas (ovário súpero)

Esquizocárpico: Carpelos de um ovário composto que se subdivide

Frutos compostos

Originam-se de uma única flor que tem vários ovários. Ex.: Framboesa.

Frutos múltiplos

Originam-se dos ovários de muitas flores que crescem num mesmo ramo. Ex.: Abacaxi.


Pseudofrutos (Falsos frutos)

O fruto verdadeiro origina-se do ovário da flor, enquanto que o pseudofruto origina-se de outras partes da flor, como o receptáculo e o pedúnculo.


Síndromes de dispersão

• Anemocoria• Zoocoria (Endo e Ecto)• Autocoria• Hidrocoria

Frutos


Síndromes de dispersão Frutos





REPRODUÇÃO ASSEXUADA


Reprodução Assexuada

Vantagens do sexo• Evolução• Indivíduo espécie

Desvantagens do sexo• Mães dispendem recursos para

seus filhos;• Seus filhos podem não se

adaptarem ao ambiente;• Ausência de polinizadores pode

levar a uma crise;• Condições extremas podem ser

mais vantajosas para espécies assexuadas

Não há participação de gametas


• Reprodução vegetativa– Estolões (Estolhos)– Rizomas (caules subterrâneos)– Colmos, bulbos ou tubérculos– Raízes ou rebentos– Folhas

• Apomixia (~ partenogênese)

– Diplosporia– Aposporia– Embrionia adventícia





Constituir um novo indivíduo (clonal) “com baixo custo”.





Geração de clones (através de sementes) com mutações

Reprodução Assexuada Estolões (Estolhos)Reprodução vegetativa

Conexões horizontais entre organismos.

Cyperaceae - Ficinia spiralis

Reprodução Assexuada Rizomas (caules subterrâneos)Reprodução vegetativa

Caule subterrâneo com crescimento horizontalEstolões são acima do solo e Rizomas são abaixo do solo

inflorescência

bainha

RIZOMA

ESTOLÕES

Reprodução Assexuada Colmos, bulbos ou tubérculosReprodução vegetativa

Colmos: Caules de gramíneas com nós e entrenós bem visíveis

Bulbos: caule curto com folhas

Tubérculo: Caule subterrâneo arredondado

Reprodução Assexuada Raízes ou rebentosReprodução vegetativa

Reprodução Assexuada FolhasReprodução vegetativa

Bryophyllum daigremontianum

Reprodução Assexuada Vantagens da Apomixia

Apomixia

• Sucesso reprodutivo mesmo na ausência de polinização (exceto embrionia adventícia e aposporia pseudogâmica);

• Reprodução clonal por semente = vantagens das sementes (ausência de vírus, dispersão e dormência);

• Energia dispendida com zigotos viáveis e material genético idêntico ao da planta-mãe;

• Pode-se economizar energia com a produção de pólens;• Disseminação de genótipos extremamente adaptados.

Reprodução Assexuada Desvantagens da Apomixia

Apomixia

• Incapacidade de evitar o acúmulo de mutações desvantajosas ao sucesso reprodutivo e adaptação pela ausência de recombinações e segregações;

• Incapacidade de recombinar características vantajosas oriundas de mutações em indivíduos diferentes;

• Nicho populacional bastante estreito.

Reprodução Assexuada Diplosporia

Apomixia

Megásporo não sofre meiose (diplosporia mitótica) ou não a completa (diplosporia meiótica)

Reprodução Assexuada Aposporia

ApomixiaSaco embrionário tem origem em

células do nucelo.

Reprodução Assexuada Embrionia adventícia

ApomixiaExiste a fecundação, mas células estruturais do

ovário (nucelo ou integumento) geram novo embrião

14/fevereiro – Flores e Estróbilos21/fevereiro – Frutos e sementes

Próximas duas aulas: LABORATÓRIO

“Eu não sei o que é, mas está crescendo bem rápido!”

NÃO ESQUEÇAM OS SEUS JALECOS !

E LÁPIS DE COR

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Botânica - Reprodução Sexuada e Assexuada