Introduzione alla botanica TERZA LEZIONE Dott. CINTONI CARLO UNIVERSITA DELLA TERZA ETA ARICCIA.

Una delle caratteristiche Degli esseri viventi è la capacità di riprodursi,i vegetali lo fanno con due diverse modalità

Riproduzione agamica o Propagazione vegetativa

Riproduzione sessuata

Riproduzione agamica o vegetativa

La più semplice modalità di riproduzione è quella agamica:un nuovo individuo ha origine da un frammento dell’individuo genitore, con il quale ha in comune l’intero corredo cromosomico.

A meno di mutazioni genetiche spontanee, gli individui che si originano sono tutti geneticamente identici fra loro ed al genitore.

Riproduzione agamica o vegetativaNegli organismi unicellulari, la propagazione vegetativa avviene solitamente per scissione diretta

altre modalità possono essere la gemmazione

oppure la sporulazione

È la divisione cellulare usata prevalentemente dai procarioti, in essi il dna associato ad un certo numero di proteine(cromosoma) si duplica prima che la cellula si divida

Nelle cellule eucariote la divisione del materiale genetico è molto più complessa, sia perchè esse contengono circa mille volte più DNA di una cellula procariota sia perché esso è di tipo lineare e forma numerosi cromosomi separati tra loro.

Ogni cellula che si divide deve ricevere esattamente una ed una sola copia di ciascun cromosoma della cellula madre

Ciò è possibile grazie ad un processo che va sotto il nome di mitosi

Riproduzione agamica o vegetativanegli organismi cellulari più complessi, la propagazione avviene in genere per frammentazione

Singole cellule , gruppi di cellule o porzioni di individuo, specializzati in questa funzione oppure no, si distaccano e originano nuovi individui.

Anche nei pluricellulari può avvenire una forma di sporulazione, con emissione di spore unicellulari dette mitospore o conidi

Teoricamente, qualsiasi cellula vegetale, a eccezione di quelle prive di nucleo o con una parete secondaria rigida, ha la capacità potenziale di rigenerare l’organismo da cui è derivata.

Tale cellula è detta totipotente. Insieme di cellule dello stesso tipo forma un tessuto; i tessuti e i sistemi di tessuti si organizzano in organi; una specifica aggregazione e disposizione spaziale di organi costituisce l’organismo.

Le piante possono essere rigenerate in vitro (in condizioni artificiali) partendo da esplanti di organi (apici radicali e del germoglio, gemme, primordi fogliari, embrioni in sviluppo, squame di gemme e cosi via), da esplanti di tessuti (midollo, corteccia, epidermide, floema, nocella), da cellule (parenchimatiche, collenchimatiche, granuli pollinici uninucleati o binucleati) o da protoplasti. Lo schema illustra alcune delle vie che possono essere seguite per ottenere la micropropagazione.


Coltura di tessuti vegetali.

Riproduzione agamica o vegetativaGli organismi vegetali più complessi,organizzati in tessuti ed organi, anche porzioni costituite da tessuti altamente differenziati (ad es. un rametto, una foglia, una gemma ecc.)sono in grado di dare origine ad un nuovo individuo, riformando tutti i tessuti e gli organi necessari grazie alla capacita delle cellule di sdifferenziarsi e originare tessuti meristematici che producono organi avventizi.

Riproduzione agamica o vegetativaL’uomo utilizza la propagazionevegetativa per moltiplicare le piantecoltivate per mezzo di:

1. propaggini

2. Talee

3. Margotte

4. Innesti

Grazie a queste pratiche è possibilein breve tempo ottenere da un’unicapianta madre molti esemplari, tutticon lo stesso patrimonio genetico,quindi con le stesse caratteristiche,dell’individuo da cui derivano


Vantaggi e problematiche

Nelle sue diverse modalità, la propagazione vegetativa consente una rapida colonizzazione dell’ambiente, ma non favorisce l’insorgenza di nuovi caratteri, la cui comparsa rimane legata in questo caso ai soli fenomeni di mutazioni spontanee.

In linea generale la riproduzione agamica risulta più adatta ad ambienti stabili, dove la rapidità di diffusione è più importante del mantenimento della diversità tra gli individui di ciascuna popolazione


La sessualità compare esclusivamente negli eucarioti.

Questa modalità riproduttiva consente non solo l’aumento del numero degli individui, ma anche quello della loro diversità grazie alla possibilità di comparsa di nuovi caratteri.

Anche se con modalità diverse fra i vari gruppi , la riproduzione sessuale è scandita sempre da due eventi fondamentali: la meiosi e la gamia (o fecondazione).

Riproduzione sessuataPer capire la meiosi dobbiamo di nuovo prendere in esame i cromosomi, prestando molta attenzione al loro numero.In tutti gli organismi eucarioti le cellule sessuali hanno esattamente la metà del numero di cromosomi che è caratteristico delle cellule somatiche dell’organismo.Queste particolari cellule sono dette gameti (gr. Gamêin-sposare), ed indicate con un numero di cromosomi n-aploide (serie singola), mentre quelle somatiche sono conosciute come numero 2n-diploide (serie doppia)Cellule somatiche con più serie di cromosomi sono dette poliploidi tipiche delle angiosperme


Al momento della meiosi, cellule diploidi subiscono un particolare tipo di divisione in due fasi principali, da cui si originano cellule aploidi.Le 4 cellule originatesi per la meiosi sono dette

meiospore


Il processo della meiosi


Dalla germinazione di una meiospora si origina la fase aploide dell’organismo (gametofito)

Ad un certo punto esso produce cellule specializzate nella riproduzione i gameti. Questi hanno il solo scopo di fondersi tra loro mettendo in comune il loro corredo cromosomico dando di nuovo inizio alla fase diploide.

L’unione di due gameti è detta gamia, la cellula che si origina si chiama zigote e costituisce la prima cellula del nuovo organismo (sporofito).

L’alternanza di queste due generazioni (gametofito -sporofito) è anche chiamata ciclo ontogenetico

CICLO APLONTE

Non esiste la fase diploide.

L’unica cellula diploide è lo zigote che

subisce subito la meiosi

generando le meiospore.

È tipico dei protisti

CICLODIPLONTE

Non esiste una fase aploide

Le spore originatesi dalla meiosi, cellule

aploidi funzionano

direttamente da gameti.

Tutti gli animali sono diplonti

come pure molte alghe

CICLO APLODIPLONTE

Sono presenti sia gametofito che

sporofito.

Le due fasi possono

corrispondere a due individui

autonomi, indipendenti fra

loro.

Tutte le piante terrestri sono aplodiplonti


Vantaggi e svantaggiAttraverso i processi di riproduzione sessuata avviene un continuo rimescolamento del patrimonio genetico.

Possiamo dire che essa è il principale motore della diversità genetica tra gli individui e la prima causa

dell’insorgenza di nuovi caratteri.

In questo senso è uno degli strumenti fondamentali dell’evoluzione, dal momento che consente la continua comparsa di nuovi caratteri da sottoporre al vaglio della

selezione naturale.

Le “non piante”Durante i nostri incontri ci occuperemo solo delle vere piante (regno Plantae ), tuttavia non possiamo evitare di accennare alcuni tratti sommari su altri gruppi di viventi tradizionalmente trattati sui manuali di sistematica vegetale.

Essi sono:

I PROCARIOTI O BATTERI (regno Monera)

I FUNGHI E GLI ORGANISMI AFFINI (regno Mycota o Fungi)

LE ALGHE

I procarioti o batteri (regno Monera)


Pseudomonas marginalis

Un batterio molto comune nei suoli che causa il marciume molle

in molti ortaggi

E. Coli

I procarioti o batteri (regno Monera)ClostridiumbotulinumFonte di una tossina che provoca un

avvelenamento mortale dei cibi

o botulismo.È un bacillo

Le strutture a sacco sono endospore resistenti al calore e non facilmente

distruggibili.

Micrococcus luteus

Molti batteri a forma di cocchi

possono formare delle catenelle e

vengono detti streptococchi,

degli agglomerati a grappolo detti stafilococchi, o a cubo detti

sarcine

Magnetospirillum magnetotacticumGli spirilli sono meno comuni

degli altri .I flagelli sono

presenti in entrambe le estremità di

questa cellula isolata in una

palude.Le linee più scure

sono particelle magnetiche che le

permettono di orientarsi secondo

il campo magnetico terrestre

I procarioti o batteri (regno Monera) Archaea

alofili estremi che si sono sviluppati in

vasche d’evaporazione d’acqua marina, visti da una foto aerea scattata

vicino alla Baia di San Francisco, in

California. gli alofili si sviluppano

determinando delle vaste fioriture (booms) che

colorano l’acqua marina di rosa o di

rosso porpora.

Una sorgente termale bollente nello Yellowstone National Park, con emissione di vapori ricchi in solfuro di idrogeno. Questo è un tipico habitat degli Archaea termofili estremi, dove, a causa del

calore e dell’acidità, non possono svilupparsi forme di vita superiori. Gli archea formano uno strato intorno alla sorgente

I procarioti o batteri (regno Monera)Una porzione di una

particella di TMV (virus del mosaico del tabacco)

determinata mediante cristallografia ai raggi X.

Il singolo filamento di RNA, in rosso, si incastra nei solchi delle subunità

proteiche che si assemblano

elicoidalmente a formare un capside.


Virus delle piante. Proteine dei capsidi determinate alla cristallografia ai raggi X del (a) virus della screziatura dorotica del

fagiolo, (b) del virus del rachitismo del pomodoro,

(c) del virus del mosaico del fagiolo e (d) del virus del mosaico giallo della rapa. Tutti questi virus sono a forma di icosaedro; le loro subunità

sono disposte a formare strutture a venti lati o variazioni di queste.


Il virus del mosaico del tabacco (TMV).

(o) Foto al microscopio elettronico a

trasmissione che mostra particelle

virali in una cellula del mesofillo di una foglia di tabacco.


Tumori prodotti dal virus del tumore da ferita nel meliloto bianco, Melilotus

alba

Particelle del virus del tumore da ferita (indicate

dalle frecce) in una fotografia al microscopio elettronico di una cellula

della pianta ospite.

Il virus è trasmesso dalla cicadella del trifoglio (Agallia constricta).

Questa foto al microscopio elettronico

mostra una cellula dell’epidermide del

trifoglio, I virus si sono formati nella struttura a forma di favo in alto a

sinistra, Singole particelle virali possono essere viste nell’area

scura sottostante.

I funghi (regno Mycota o Fungi)Sono organismi eucarioti caratterizzati da :

•Nutrizione eterotrofa e mancanza di plastidi e clorofilla;

•Nutrizione in genere per assorbimento dopo digestione esterna con esoenzimi;

•Cellule non organizzate in tessuti, spesso di aspetto filamentoso (ife) riunite in miceli;

•Parete cellulare non cellulosica; di solito a base di chitina, composto assente nei vegetali ma presente in insetti e crostacei;

•Presenza diffusa di propagazione vegetativa per mezzo di singole cellule (conìdi o mitospore) impropiamente dette spore;

•Assenza di organi pluricellulari (sporangi e gametangi);

•Ciclo ontogenetico per lo più di tipo aplonte.

I funghi (regno Mycota o Fungi)

I funghi vivono come saprofiti parassiti simbionti

I funghi saprofiti (gr.saprós-putrido e

phytón-pianta) riescono a degradare praticamente tutte le sostanze di origine organica. Svolgono un ruolo essenziale

come decompositori, ma sono anche

responsabili di danni a derrate, materiali,

manufatti.I funghi parassiti includono molte specie che causano gravi

malattie alle piante

Le micorrize (gr. mýkēs-fungo e rhíza-radice )

sono simbiosi (gr. simbíōsis-convivenza) tra funghi e radici di

piante. La pianta sfrutta la capacità del fungo di

assorbire acqua e minerali in terreni poco fertili e il fungo utilizza i carboidrati sintetizzati

dalla pianta.Stereum hirsutumPleurotus ostreatus

Gelone, orecchioneMycena inclinata

Claviceps purpureaPenicillum digitatumTuber magnatum

Tartufo bianco,trifola

Boletus aurantiacus

Porcinello rosso

Amanita caesaria

Ovulo buono

I funghi (regno Mycota o Fungi)I licheni sono simbiosi tra

fungo e un organismo fotosintetico che può essere

un’alga verde o un cianobatterio.

Il fungo trae nutrimento da essi permettendole di

sopravvivere in ambienti autonomamente non vi

riuscirebbero.

Sono organismi pionieri diffusi nelle tundre, si propagano per

mezzo di frammenti specializzati detti soredi


I funghi comprendono ascomiceti, basidiomiceti e altri gruppi meno importanti (zigomiceti, deuteromiceti ecc.)

I funghi (regno Mycota o Fungi)Sono ascomiceti importanti patogeni delle piante ma anche specie di lievito per la produzione delle bevande alcoliche (vino , birra) e

per la lievitazione del pane.

Il loro nome deriva dal sacco che contiene le loro spore l’asco .

Le ascospore , 8 ognuno, possono dare per gemmazione o

frammentazione un numero maggiore di spore secondarie

Le spore restano nell’asco finchè la fuoriuscita non viene operata da

agenti biologici o da larve

I funghi (regno Mycota o Fungi)Gli aschi sono frutto della riproduzione sessuata delle ife.

Alcune cellule di esse sono considerate donatrici(♂-anteridio) por-tano diversi nuclei all’interno delle cellule accettrici (♀-ascogonio)

per mezzo di una piccola proboscide detta tricogino

Le ife che contengono due nuclei (dicarion) sono quelle che ad un certo punto del ciclo di

sviluppo producono l’asco

Dalle basidiospore si formatesi i nuclei primari che si uniscono fra loro formando un micelio

secondario; questo forma il corpo fruttifero del fungo, nel cui

cappello sono portati i basidi che lasceranno libere le spore


Boletus edulis


Nella classificazione dei funghi si fa riferimanto

alla forma degli apparati riproduttori,delle spore,

del cappello, della volva, delle lamelle, del gambo

ecc.

Nonché del colore e del sapore della carne

Le alghe

Dire che cosa è un’alga non è facile, perché con questo termine si indica un insieme di vegetali

straordinariamente ricco di specie (oltre 20 000) molto diverse fra loro, sia per forma che per modi

di vita.

E difficile “inquadrarle” in base alle loro caratteristiche, e infatti la moderna sistematica

non le considera come un gruppo unitario: i botanici, infatti, ci dicono che “alghe” è un nome

collettivo con cui si indicano diversi gruppi di vegetali con alcune caratteristiche comuni.

1. Le alghe non hanno nè radici , nè fusto, nè foglie vere e proprie, nè fiori. Che cosa resta

allora? Delle cellule poste le une vicino alle altre, senza vasi dove circoli la linfa. Il corpo “semplice”

delle alghe sichiama tallo, e perciò le alghe, insieme ai funghi, sono dette Tallofite.

2. Vivono per la maggior parte in acqua, nel mare o nelle acque dolci.

3. Sono provviste di clorofilla e perciò compiono, come le piante superiori, la funzione clorofilliana:

sono le più semplici fra le piante verdi, cioè produttrici di ossigeno!

Sotto il nome di alghe vengono conprese specie che presentano una sterminata varietà di dimensioni e forme. Ad una estremità della “scala” troviamo alghe unicellulari microscopiche, delle stesse dimensioni dei batteri: se ne possono trovare milioni in una goccia d’acqua! Hanno forme ovali, a sferetta, a disco, ad astuccio, a filamento, a bastoncino... Alcune di esse posseggono uno o più flagelli, che permettono loro di muoversi come fossero animali; altre possiedono un rivestimento di sali minerali, come una corazza, traforato e di forma regolare. All’estremità opposta ci sono alghe gigantesche, fissate al fondo marino con organi simili a radici: possono arrivare a 90-100 m di lunghezza e a qualche quintale di peso (ne è un esempio l’enorme alga bruna raffigurata qui sopra: osserviamo le sue dimensioni a confronto con quelle di un uomo!).

Le alghe

Ricapitolando:Le alghe sono viventi eucarioti, fotosintetici, con

cloroplasti provvisti di clorofilla associata a pigmenti diversi.

Vivono in ambienti acquatici o umidi e sono prive di tessuti conduttori e di organi pluricellulari.Comprendono organismi molto diversi per dimensioni, organizzazione cellulare , ciclo

ontogenetico, tipo di gamia.Sono un gruppo polifiletico, in cui vengono distinte

per lo più sette divisioni, tutte incluse nell’eterogeneo regno dei protista

Le sette divisioni sono:1.Rhodophyta (alghe rosse)2.Phaeophyta (alghe brune)

3.Chrysophyta (diatomee e alghe giallo-dorate)4.Cryptophyta5.Pyrrophyta

6.Euglenophyta7.Chlorophyta (alghe verdi)

Le alghe

Rhodophyta o alghe Rhodophyta o alghe rosserosse

Abbondano nelle acque Abbondano nelle acque calde e tropicali calde e tropicali sebbene molte siano sebbene molte siano presenti nelle regioni presenti nelle regioni più fredde del mondo.più fredde del mondo.Vi sono dalle 4000 alle Vi sono dalle 4000 alle

6000 specie conosciute 6000 specie conosciute in circa 680 generi. in circa 680 generi.

Soltanto alcune di esse Soltanto alcune di esse sono unicellulari o sono unicellulari o

filamenti microscopici.filamenti microscopici.

Batrachospermum moniliforme

Bonnemaisonio hamifera

Porolithon craspedium

Le alghe

Phaeophyta o alghe brunePhaeophyta o alghe brune

Sono prevalentemente Sono prevalentemente unicellulari o coloniali, unicellulari o coloniali, abbondanti nelle acque abbondanti nelle acque dolci e nei mari di tutti i dolci e nei mari di tutti i paesi.paesi.

Particolarità sono la Particolarità sono la presenza di pseudoradici presenza di pseudoradici che in realtà sono delle che in realtà sono delle ventose; e delle piccole ventose; e delle piccole cisti ripiene d’aria che cisti ripiene d’aria che vengono sfruttate per vengono sfruttate per

spostare in alto le fronde spostare in alto le fronde verso la luce.verso la luce.

Durvillea antartica Laminaria

Fucus vesiculosus

Le alghe

Chlorophyta o alghe verdi

Crescono generalmente negli strati più superficiali dei corpi

d’acqua.Comprendono forme unicellulari,

pluricellulari,coloniali.Molte delle loro caratteristiche

fanno suppore che le progenitrici acquatiche delle piante fossero organismi simili a alghe verdi.

Nelle maggior parte dei casi sono alghe verdi e non muschi che

crescono sui massi lungo i corsi d’acqua, sui muri umidi, sui

tronchi degli alberi.Ulva lactuca o lattuga

di mare

acetabularia

Le alghe

Alcune curiositàLago di TOVEL nel trentino

La colorazione delle acque è dovuta a una microscopica alga delle pirrofite

(Glenodinium sanguineum) che produce numerosi granuli di pigmento rosso

Alghe in ambienti nivali provocano la colorazione in rosso delle nevi.

Foto scattata a Beartooth Pass- Arizona

Phyrophthoro infestons,

che causa la distruzione della patata. Le cellule della foglia di patata sono in verde. In presenza

d’acqua e a basse temperature si possono verificare due casi; le zoospore possono essere

liberate dagli sporangi e nuotare fino a trovare un sito opportuno per la germinazione (come

illustrato in figura), oppure gli sporangi possono germinare direttamente, mediante un filamento

germinativo.

Le algheChi fa una capatina in Chi fa una capatina in Giappone o, Giappone o,

semplicemente, si reca semplicemente, si reca a cena in ristorante a cena in ristorante

orientale, può fare la orientale, può fare la conoscenza delle alghe conoscenza delle alghe

anche a tavola. Un anche a tavola. Un ‘alga rossa simile alla ‘alga rossa simile alla nostra lattuga viene nostra lattuga viene coltivata o raccolta coltivata o raccolta

sugli scogli, durante la sugli scogli, durante la bassa marea.bassa marea. Cotta e Cotta e condita con salsa di condita con salsa di

soia, quest’alga è soia, quest’alga è entrata entrata

da molti anni da molti anni , , nell’alimentazione nell’alimentazione

umana.umana.

Ma noi europei non abbiamo contatti del genere con le alghe? Certo! Comperiamo una confezione qualunque di budino e leggiamo il nome degli ingredienti: latte, zucchero, cacao e sale, carragenina... Che cosa è questa carragenina? E una sostanza che si estrae da un ‘alga rossa, e che ha la proprietà di addensare i liquidi, latte compreso Per questo,la carragenina viene usata per preparare budini, marmellate, gelatine e cosmetici.

Da altre alghe si ricavano polveri speciali Da altre alghe si ricavano polveri speciali chiamate alginati. Forse non pensiamo alle chiamate alginati. Forse non pensiamo alle alghe quando gustiamo un gelato! Eppure il alghe quando gustiamo un gelato! Eppure il

nostro gelato deve la sua consistenza nostro gelato deve la sua consistenza cremosa a un po’ di alginato che viene cremosa a un po’ di alginato che viene mescolato agli altri ingredienti: il suo mescolato agli altri ingredienti: il suo

“compito” è quello di evitare che il gelato si “compito” è quello di evitare che il gelato si sciolga troppo rapidamente. sciolga troppo rapidamente.

Sulle coste della Francia e dell ‘Europa del Sulle coste della Francia e dell ‘Europa del nord si falciano le alghe, come se fossero nord si falciano le alghe, come se fossero

erba, durante la bassa marea. Queste erba, durante la bassa marea. Queste vengono usate come foraggio per il vengono usate come foraggio per il

bestiame, e, in alcuni casi, come concimebestiame, e, in alcuni casi, come concime

Le alghe

Alla fine dell’agosto 1987, la costa occidentale della Florida fu invasa da una delle più dannose maree rosse una tra le dozzine che si ricordino essersi verificate in quella località negli ultimi 150 anni. Centinaia di migliaia di pesci morti furono spiaggiati e furono

persi milioni di dollari provenienti dal turismo.

L’organismo responsabile della maggior parte delle maree rosse

nel Golfo del Messico, e degli effetti a esse correlati, è il dinoflagellato Gymnodinium breve. In seguito a un periodo di

attiva riproduzione di G. breve, si determinò una fioritura algale tossica talmente abbondante da tingere il mare di un colore bruno

rossastro.

Altre dinoflagellate sono responsabili della formazione di maree rosse in diverse zone: Gonyaulox tamarensis è l’organismo

coinvolto lungo le coste dell’Atlantico nordorientale, dalle pro-vince marittime canadesi sino alla parte meridionale del New England, mentre Gymnadinium catenella causa maree rosse

lungo le coste del Pacifico, dall’Alaska alla california, Ptichodiscus brevis nel Golfo del Messico e Protogonyaulox tamarensis nel

Mare del Nord, al largo delle coste del Northumberland, in Gran Bretagna.

Oltre 40 specie marine di dinoflagellate sono state identificate come produttrici di tossine che uccidono uccelli e mammiferi,

rendono tossici i frutti di mare o producono una diffusa malattia tropicale che avvelena i pesci

Quando i frutti di mare, quali mitili e altri bivalvi commestibili, ingeriscono dinoflagellate o altri

organismi tossici, essi accumulano e concentrano le tossine. A seconda della specie di organismo tossico ingerito, i bivalvi stessi possono divenire tossici per l’uomo che se ne ciba. Lungo le coste atlantiche, la pesca è normalmente interrotta in

estate; spesso la gente accusa segni di avvelenamento dopo aver consumato cozze,

ostriche, pettini o bivalvi raccolti in certe regioni.

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