La Reproducción de Las Plantas
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U.N.D.P U.N.D.P Trabajo Practico Trabajo Practico De De Producción y Análisis de Semillas Producción y Análisis de Semillas Por: Mirian Fretes Profesor: Ricardo Lloret Año: 2014
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U.N.D.PU.N.D.PTrabajo Practico Trabajo Practico
DeDe
Producción y Análisis de SemillasProducción y Análisis de Semillas
Por: Mirian Fretes
Profesor: Ricardo Lloret
Año: 2014
LA REPRODUCCIÓN DE LAS PLANTAS Para entender los mecanismos de reproducción sexual y
asexual en las plantas y su repercusión en la variabilidad
genética es necesario señalar, aunque en forma somera, los
procesos celulares de la mitosis y la meiosis. En la figura 1 se
ilustran con todo detalle los pasos que incluye cada proceso,
por lo que sólo diremos que la mitosis consiste en una división
celular que genera dos células con idéntica información
genética, es decir, con el mismo número de cromosomas
(células diploides) que la célula predecesora.
Figura 1. Etapas de la mitosis. División celular que da como resultado dos
células con el mismo número de cromosomas de la célula progenitora (2n).
B) Etapas de la meiosis. División celular en que previamente a la división
ocurre un rearreglo cromosómico y un intercambio genético que culmina
con la formación de cuatro células con la mitad de los cromosomas de la
célula original (n).
La reproducción sexual se inicia con la formación de los órganos
masculinos y femeninos en los conos de las gimnospermas y en las
flores de las angiospermas. Las plantas presentan una diversidad
muy amplia en cuanto a la distribución de los sexos entre los
individuos y a lo largo del tiempo. La anatomía de estas estructuras
ha sido descrita con mucho detalle en innumerables publicaciones.
Una síntesis de dichas estructuras se presenta en la figura 2.
Figura 2. Estructuras reproductoras masculinas y femeninas de la
flor. Se aprecian los diferentes verticilos florales y sus nombres.
El proceso de fecundación, que va a dar origen al embrión, ocurre
mediante la polinización. Sin embargo, no es necesario que siempre
ocurra la polinización para que tenga lugar el desarrollo de la semilla;
éste puede iniciarse espontáneamente, a partir de una
pseudofertilización o de una auténtica fertilización del óvulo por el
polen de la misma planta (autopolinización) o de otra planta
genéticamente distinta (polinización cruzada), esta última permite la
combinación de genomas distintos. Todo esto hace que la
información genética contenida en las semillas sea muy variable.
Cobertura protectoraEs la estructura externa que envuelve la semilla y puede estar constituida apenas por el tegumento y, en algunos casos, también por el pericarpio. El tegumento es una cobertura formada por una capa de células; el pericarpio se origina de la pared del ovario.
La cobertura protectora tiene como funciones.
Mantener unidas las partes internas de las semillas
Proteger las partes internas contra choques y abrasiones
Servir como barrera a la entrada de microorganismos en la semilla
Regular la velocidad de rehidratación de la semilla, evitando o disminuyendo
posibles daños causados por las presiones desarrolladas durante la absorción
Regular la velocidad de los cambios gaseosos (oxígeno y gas carbónico)
Regular la germinación, causando en algunos casos dormancia.
En resumen, la cobertura protectora tiene funciones protectoras, reguladoras y
del imitadoras .
Eje embrionario
El eje embrionario tiene función reproductiva con capacidad para
iniciar divisiones celulares y crecer. Es la parte vital de la semilla. Se
trata de un eje porque inicia el crecimiento en dos direcciones: hacia
las raíces y hacia el tallo. Generalmente, el eje embrionario es
pequeño con respecto a las demás partes de la semilla.
Tejido de reserva
Es una fuente de energía y de substancias orgánicas que son
utilizadas por el eje embrionario en el proceso de germinación; eso
es, desde el comienzo de la germinación hasta que se vuelve
autotrófico, capaz de sintetizar materias orgánicas por el proceso de
fotosíntesis. Las reservas de la semilla se pueden ubicar en los
cotiledones, en el endospermo o en el perispermo (figura 2).
Composición química del grano
Las principales substancias almacenadas por los granos son los
carbohidratos, los lípidos y las proteínas. El principal carbohidrato de
reserva en los granos es el almidón.
Al considerar el principal compuesto de reserva, los granos se pueden
dividir en ricos en carbohidratos, como es el caso de la mayoría de
los cereales, y ricos en lípidos.
El conocimiento de la composición química de las semillas es de
interés práctico, porque tanto su vigor como su potencial de
almacenamiento están influenciados por los compuestos presentes.
La Flor
El elemento más característico de las angiospermas es la flor, cuya
función es asegurar la reproducción de la planta mediante la
formación de semillas. Las flores son brotes muy modificados,
formados por cuatro partes fundamentales dispuestos en series
independientes, o verticilos, que crecen en el ápice de tallos
especializados.
Microsporogénesis
Gimnospermas
En Pinus el esporófito presenta flores masculinas desnudas formadas
exclusivamente por los estambres (microsporófilos), cada uno de los
cuales lleva dos sacos polínicos (esporangios) en la cara inferior o
envés. En su interior están los microsporocitos o células madres del
polen que por meiosis forman cada una, cuatro micrósporas o granos
de polen uninucleados.
Angiospermas
En los sacos polínicos de las anteras se encuentran los microsporocitos o células madres del polen. Cada célula madre sufre una meiosis que da por resultado 4 células hijas que constituyen una tétrade, es decir un conjunto de cuatro microsporas.
Al comienzo de la meiosis los microsporocitos se conectan entre sí
por anchos puentes citoplasmáticos que se forman por expansión de
los plasmodesmos, convirtiendo toda la masa de microsporocitos de
un microsporangio en un cenocito, con rápido transporte y
distribución de nutrientes. Esta continuidad es responsable de la
meiosis sea sincrónica dentro del microsporangio.
Meiosis
Es una división celular especial, consistente en dos divisiones sucesivas
con una sola duplicación de cromosomas. La primera división o Meiosis
I, es reduccional; la segunda o Meiosis II, es ecuacional. Para facilitar
su descripción, se describen 4 fases en cada división.
Profase I: es la etapa más larga y compleja, puede durar semanas o
meses en algunas especies. Los cromosomas homólogos se aparean
longitudinalmente (sinapsis), y efectúan un intercambio de segmentos
de cromátidas llamado crossing-over. Luego los cromosomas homólogos
comienzan a separarse, permaneciendo unidos por los quiasmas, puntos
donde hubo intercambio.
Metafase I: se visualiza el huso acromático, los centrómeros de cada cromosoma homólogo se unen a las fibras del huso. Los pares de cromosomas homólogos (bivalentes) se ordenan en el plano ecuatorial de la célula.
Anafase I: los cromosomas homólogos se separan, dirigiéndose hacia los polos.
Telofase I: los cromosomas agrupados en los polos sufren una ligera distensión, y puede formarse una tenue envoltura nuclear.
Intercinesis: período muy breve, a veces inexistente
Profase II: los cromosomas se contraen nuevamente.
Metafase II: cada grupo de cromosomas se ubica en un mismo plano
Anafase II: se separan las cromátidas de cada cromosoma pasando a formar los cromosomas hijos.
Telofase II: se forman 4 núcleos hijos, con la mitad de los cromosomas de la célula madre.
Fases de la Meiosis en microsporocitos (células madres del polen) de Lilium
Profase I Metafase I Anafase I
Telofase I
Metafase II
Telofase II
Polinización Las plantas con flores se valen del viento, los insectos, las aves, los
murciélagos y otros mamíferos para transferir el polen desde el estambre
o parte masculina hasta el estigma o parte femenina. Muchas especies
vegetales han evolucionado en asociación estrecha con ciertos animales
que aseguran la polinización; en la selva tropical hay plantas polinizadas
únicamente por una especie determinada de insecto, ave o murciélago.
Fecundación O Fertilizacion
Para tener más claro cómo se producen la formación y desarrollo de la
semilla y el fruto se dará una pequeña explicación.
Todas las plantas con flor poseen estructuras reproductivas de ambos sexos.
La parte masculina está compuesta por los granos de polen contenidos en
las anteras y la femenina por el óvulo que se encuentra en el interior del
ovario de la flor.
La fecundación es la unión de la gameta masculina, llamada anterozoide,
con la gameta femenina, denominada oósfera, la cual se encuentra en el
ovario de la flor.
Pero, en las plantas, la fecundación es algo más compleja, ya que este
embrión -como los de todos los organismos- necesita de sustancias de
reserva para desarrollarse.
Esquema de las estructuras masculinas y femeninas de la flor.
En las plantas, el óvulo está formado por siete células, de las cuales
las más importantes son la gameta femenina (oósfera) y otra célula
de mayor tamaño que contiene dos núcleos llamados núcleos
polares. (FOTO ovario)
Cuando el tubo polínico llega hasta el óvulo, uno de los gametos
masculinos se fusiona con la oósfera para dar la cigota (diploide), a partir
de la cual se formará luego el embrión por sucesivas mitosis; mientras que
el otro gameto se une con los núcleos polares para dar la célula madre del
endosperma (triploide). A partir de esta célula, también por mitosis, se
formará el endosperma, tejido que almacena las sustancias de reserva de la
semilla.
La fecundación no se efectúa salvo en condiciones muy específicas.
Primeramente, como la probabilidad de fecundación del polen disminuye en
función de la distancia, las dos plantas deben estar suficientemente cerca, la
una de la otra.
Las plantas deben ser igualmente de la misma especie o de especies
vecinas. Además, el polen de la planta emisora no fecundará a la planta
receptora, si ambas plantas no están en flor en ese mismo momento.
EMBRIÓN
El embrión se origina a partir del huevo o cigoto, y durante los
estados tempranos de su desarrollo se producen sucesivas divisiones
mitóticas y diferenciación celular. Luego de su formación, el cigoto
suele entrar en un período de reposo. La primera división del cigoto
es transversal y generalmente ocurre luego de iniciada las divisiones
del núcleo endospérmico. En esta etapa, denominada
histodiferenciación, queda determinada la estructura básica de la
planta. figura 8.
Figura 8: Fecundación y embriogénesis en una dicotiledónea.
A, (doble fecundación) el tubo polínico descarga los gametos masculinos en una sinérgida: un
gameto se une con la oósfera y forma el huevo o cigoto, el otro gameto se une a los núcleos polares
y forma el núcleo endospérmico;
B, huevo o cigoto (2n) y núcleo endospérmico (3n);
C, proembrión lineal;
D, proembrión globular;
E, embrión trapezoidal;
F, embrión cordiforme;
G, embrión torpedo.
Desenvolvimiento del endospermo
El endospermo o endosperma es el tejido nutricional formado en el
saco embrionario de las plantas con semilla; es triploide (con tres
juegos de cromosomas) y puede ser usado como fuente de nutrientes
por el embrión durante la germinación.
El endospermo es un depósito de alimentos para el embrión de las
semillas de diversas plantas angiospermas.
una vez fecundado la flor, en el interior del ovario, el ovulo se
convierte en semilla, mientras que los carpelos u hojas modificadas
que forman el gineceo van transformándose para dar origen al futuro.
La semilla
La semilla deriva del óvulo fecundado y, a su madurez, contiene el
embrión y las sustancias de reserva (ver fecundación en plantas),
rodeadas por una pared denominada tegumento seminal o
episperma.
La función del tegumento es proteger al embrión y las sustancias de
reserva, pudiendo experimentar a veces algunas modificaciones que
facilitan la dispersión de la semilla, como por ejemplo formaciones
aladas, presencia de pelos, etc.
Estructura de la semillas
En general, las semillas presentan características acordes con las
especies a que pertenecen. Desde el punto de vista funcional, están
compuestas de una cobertura protectora, un eje embrionario y un
tejido de reserva (figura 2).
Cobertura protectora
Es la estructura externa que envuelve la semilla y puede estar constituida por
el tegumento y, en algunos casos, también por el pericarpio. El tegumento es
una cobertura formada por una capa de células que dan origen a la testa,
mientras que el pericarpio se origina de la pared del ovario.
La cobertura tiene las siguientes funciones protectoras, reguladoras y
delimitadoras:
. Mantiene unidas las partes internas de la semilla.
. Protege la parte interna de choques y abrasiones
. Sirve como barrera a la entrada de microorganismos en la semilla.
. Regula la velocidad de rehidratación de la semilla, evitando o disminuyendo
posibles daños causados
por las presiones desarrolladas durante la absorción.
. Regula la velocidad de los cambios gaseosos (oxígeno y gas carbónico).
. Regula la germinación, causando a veces latencia.
Apomixis
La apomixis es un modo de reproducción muy frecuente entre las
angiospermas. El popular «diente de león» (Taraxacum officinale) es
una especie apomíctica.
En botánica, se denomina apomixis o apomixia a la
reproducción asexual por medio de semillas. Las plantas que presentan
este tipo de reproducción (las que se denominan plantas apomícticas)
producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización, por lo que
sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre.
Aunque desde el punto de vista evolutivo las plantas apomícticas
carecen de las ventajas adaptativas que ofrece la reproducción sexual,
la apomixis permite la fijación indefinida de genotipos altamente
adaptados a su ambiente.
Poliembrionía
La poliembrionía es una modalidad de reproducción alternante en
animales y otros seres vivos en la que se distinguen dos fases: la fase
sexual y la fase asexual. Se da cuando en el cigoto se crea más de un
embrión sin importar sus orígenes. Además, también se puede generar
de alguna otra célula como las sinérgidas y otras. Se da tanto en
animales como vegetales.
Según el número de embriones que se generen puede ser simple o
múltiple. A veces también se da en humanos como pasa en los gemelos
univitelinos o idénticos los cuales provienen de un mismo cigoto. No
confundir con gemelos dicigóticos o vivitelinos, que proceden de óvulos
y espermatozoides distintos por lo que poseen diferencia genética.
FINFIN
