Reproducción en angiospermas y Biotecnología

Algunas ventajas evolutivas de las angiopermas:

• Las flores en las angiospermas pueden atraer polinizadores usando claves visuales y químicos volátiles.

• Muchas angiospermas se reproducen sexual y asexualmente.

• Relaciones simbióticas entre plantas y otras especies son comunes.

Las tres “F”:

• El ciclo de vida de las angiospermas se caracteriza por tres “F”s: flores, doble fecundación y frutos.

• El esporofito es la generación dominante, es la planta que vemos.

• El gametofito esta reducido en tamaño y depende del esporofito para nutrientes.

Estructura de las flores:• Las flores son las ramas

reproductivas del esporofito; están adheridas al tallo por el receptáculo.

• Las flores tienen cuatro órganos florales: sépalos, pétalos, estambres y carpelos.

• El estambre se compone de un filamento y una antera.

• Un carpelo tiene un ovario, un estilo y un estigma.

• El ovario contiene uno o más óvulos.

• Un carpelo o varios carpelos fusionados forman el pistilo.

• Grupos de flores se conocen como inflorescencia.

Stamen Anther

Filament

Stigma CarpelStyle

Ovary

Receptacle

SepalPetal

(a) Structure of an idealized flower

Fig. 38-3(a)

Development of a malegametophyte (in pollen grain)

Microsporangium(pollen sac)

Microsporocyte (2n)

4 microspores (n)

Each of 4microspores (n)

Malegametophyte

Generative cell (n)

Ovule

(b) Development of a femalegametophyte (embryo sac)

Megasporangium (2n)

Megasporocyte (2n)

Integuments (2n)

Micropyle

MEIOSIS

Survivingmegaspore (n)

3 antipodal cells (n)

2 polar nuclei (n)

1 egg (n)

2 synergids (n)

Fem

ale gam

etop

hyte

(emb

ryo sa

c)

Ovule

Embryosac

Integuments (2n)

Ragweedpollengrain

Nucleus oftube cell (n)

MITOSIS

100

µm

20 µm

75 µm

Polinización:

• En las angiospermas, la polinización es la transferencia de polen de una antera al estigma.

• La polinización puede ser por viento, agua, insectos, aves y murciélagos.

• La polinización de las flores y el transporte de las semillas por animales son dos relaciones importantes en los ecosistemas terrestres.

Fig. 38-4a

Abiotic Pollination by Wind

Hazel staminate flowers(stamens only)

Hazel carpellate flower(carpels only)

Fig. 38-4b

Pollination by Bees

Common dandelion undernormal light

Common dandelion underultraviolet light

Fig. 38-4c

Pollination by Moths and Butterflies

Moth on yucca flower

Anther

Stigma

Fig. 38-4d

Pollination by Flies

Blowfly on carrion flower

Fly egg

Fig. 38-4e

Hummingbird drinking nectar of poro flower

Pollination by Birds

Fig. 38-4f

Long-nosed bat feeding on cactus flower at night

Pollination by Bats

Doble Fecundación:

• Después de caer en el estigma, el polen produce un tubo polínico que se extiende hacia el ovario.

• La doble fecundación resulta de la descarga de dos espermas por el tubo polínico hacia el saco embrionario.

• Un esperma fecunda el huevo y el otro se combina con los núcleos polares para formas el endospermo.

• Cada ovulo se desarrolla en una semilla y el ovario se desarrolla en un fruto que protege las semillas.

Fig. 38-5Stigma

Pollen tube

2 sperm

Style

Ovary

Ovule

Micropyle

Ovule

Polar nuclei

Egg

Synergid

2 sperm

Endospermnucleus (3n)(2 polar nucleiplus sperm)

Zygote (2n)(egg plus sperm)

Egg

Pollen grain

Polar nuclei

Fig. 38-7

Ovule

Endospermnucleus

Integuments

Zygote

Zygote

Terminal cellBasal cell

Basal cell

ProembryoSuspensor

Cotyledons

Shootapex

Rootapex Seed coat

EndospermSuspensor

Frutos:

• El fruto protege las semillas y las ayuda a dispersarse.

• Un fruto puede clasificarse en seco, si el ovario se seca cuando esta maduro, o carnoso si el ovario es grueso y suave cuando maduro.

• Se pueden clasificar también como:

– Simple, un solo carpelo o varios fusionados.

– Agregado, una sola flor con carpelos separados.

– Múltiple, un grupo de flores llamado una inflorescencia.

Un fruto accesorio contiene otras partes florales además del ovario.

Fig. 38-10

FlowerStamenCarpels

Ovary

Stigma

Pea flowerOvule

Seed

Carpel(fruitlet)

Raspberry flower

Stigma

Ovary

Stamen

Stamen

Pineapple inflorescence Apple flower

Stigma

Stamen

Ovule

Each segmentdevelopsfrom thecarpelof oneflower

Pea fruit Raspberry fruit Pineapple fruit Apple fruit

(a) Simple fruit (b) Aggregate fruit (c) Multiple fruit (d) Accessory fruit

Sepal

Petal Style

Ovary(in receptacle)

Sepals

Seed

Receptacle

Remains ofstamens and styles

• Mecanismos de dispersión de frutos incluyen:

– Agua

– Aire

– Animales

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Fig. 38-11a

Coconut

Dispersal by Water

Fig. 38-11b

Tumbleweed

Dispersal by Wind

Winged fruit of maple

Dandelion “parachute”Winged seedof Asianclimbing gourd

Fig. 38-11c

Dispersal by Animals

Seeds carried toant nest

Seeds buried in caches

Seeds in fecesBarbed fruit

Mecanismos de reproducción asexual:

• Fragmentación, la separación de partes de la planta que se desarrollan en nuevas plantas es muy común.

• En algunas especies, una planta produce ramas adventicias que se convierten en pIantas separadas.

• Apomixis es la producción asexual de semillas a partir de células diploides sin que ocurra fecundación.

• La reproducción asexual puede ser beneficiosa en un ambiente estable. Pero hace las plantas vulnerables a extinción local si hay cambios ambientales.

• La reproducción sexual genera la variación genética que hace posible la adaptación evolutiva. Pero solo una fracción de las plántulas sobrevive.

Propagacion vegetativa y la agricultura:

• El hombre ha buscado formas de propagar asexualmente las angiospermas.

• La mayoría se basan en la habilidad de las plantas en formar raíces o ramas.

• Por la técnica de esquejes una rama o yema se injerta en una planta de una especie o variedad cercana.

• Esquejes de muchas plantas se pueden sembrar para producir nuevas plantas.

Clonación en tubos de ensayo

• Investigadores han creado técnicas in vitro para crear y clonar plantas.

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(b) Differentiation into plant(a) Undifferentiated carrot cells

Modificación de cultivos por entrecruzamiento e ingeniería genética:

• El hombre ha intervenido en la reproducción de las plantas por miles de años.

• La capacidad de las plantas de hibridizar ha sido usada para introducir nuevos genes. Un ejemplo es el maíz, producto de selección artificial y uno de los mayores cultivos hoy día.

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Biotecnología en plantas:

• La biotecnología en plantas se refiere a dos cosas:

– Las innovaciones en plantas para hacer productos útiles de ellas.

– El uso de organismos genéticamente modificados para la agricultura e industria. Plantas Transgénicas (GM) son plantas que han sido modificadas para expresar un gen de otro organismo. Esta transferencia de genes no se limita a especies cercanas, ni siquiera a mismo grupo de organismos.

– Un uso de esta tecnología es aumentar la calidad y cantidad de alimentos mundialmente.

• Ejemplos de usos para cultivos son: producir proteínas que los defiendan contra pestes; tolerar herbicidas; resistir enfermedades especificas.

• El arroz dorado es una variedad transgénica en desarrollo para atender la deficiencia de vitamina A en países pobres.

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El debate sobre la biotecnología:

• Algunos biólogos están preocupados sobre el efecto organismos GM en el medio ambiente.

• Algunas de las preocupaciones son: que se puedan transmitir alergenos de una fuente de genes a una planta usada como alimento; el posible efecto de estos cultivos GM en otros organismos.

• Quizás la preocupación mayor es la posibilidad de que genes introducidos puedan escaparse por hibridización natural

• Para prevenir esto, se está trabajando para introducir en los cultivos: esterilidad de polen, apomixis, transgenes en ADN de cloroplastos (no se transfieren por polen) y auto polinización estricta.