CLARA CIAMPI

PROCESSI POST-FECONDATIVI NEL GENERE JUNIPERUS.

OSSERVAZIONI IN JUNIPERUS OXYCEDRUS L. E JUNIPERUS MACROCARPA S. S.

(con Tavole XXVII-XXX e 1 figura) •

In redazio11e: il 10 Settcmllre 19,i8.

In un recente studio sul ciclo riproduttivo .dei ginepri italiani della sezione Oxycedrus (.Juniperus Oxycedrus L., Junipm·us 1nacrocarpa S. S. e Ju·niperu.s communis L., CIAMPI, 19:>8) ho -sottolineato la .singo­lare lunghezza del processo embriogeuetieo e le sue mod'alita di .svolgi­mento che sono piuttosto eccezionali. Riprendo qui in considerazione pin particolareggiata l'al'go:m.ento, limitandomi pero a Juniperus O:ry­cednts e Juniperus macrocarpa_. e lasciando da parte Junipe1·us com­munis_, per il 'I uale i miei dati non so no an cora sufficienti.

Nei due ginepri suddetti, lo sviluppo della galbula fino alla com­pleta maturazione richiede oltre due anni: di questi, 5-6 mesi sono richie­sti per la odifferenziazione dei co.netti cr e ~, circa 3 mesi per lo svilnppo del gametofito femminile in preparazione all'atto fecondativo, mentre ben 13 o 14 mesi sono necessari allo svolgimento dei ·processi embrioge­netici, dl!lla feeondazione alla completa maturazione del seme. L'ordine cronologico degli eventi che caratterizzano il ciclo riproduttivo di que­sti ginepri e il seguente : sul finire dell'estate inizia.no nell'individuo femminile i proeessi di <"ostruzione della galbula e degli ovuli e contem­poraneamente, nell'individuo maschile, la formazione dei conetti e la differenziazione nei microsporofilli delle sacche pollinicbe. In autunno, mentre neUe piante maschili avviene la microsporogenesi, nelle piccole galbule delle piante femminili si completa la formazione dell'ovulo, cou l'organizzazione della. micella e dell'unico tegumento che la riveste; il tegumento si prolunga nel canale micropilare che re.sta aperto a lungo in attesa di ricevere il polline. Durante l'inverno, in seguito a disorga-

• Lavoro eseguit.o nell'lstituto di Botanica della FacoltA Agraria e Forestale del­

l'Universita di Firenze diretto dal Prof. RoBERTO CoRTI.

334] [Caryologla, Vol. XI, n. 3, 1959

PROCESSI POST-FEOONDATIVI NEL GENERE JUNIPERUS 335

nizzazione delle cellule della porzione superiore della nucella, si forma la camera pollinica che insieme al canale micropilare si riempie di un liquido mucillaginoso. Questo liquido capta e, in seguito ad addensa­mento, tt·ascina nell'interno il granulo •pollinico. L'entrata del polline coincide con la differenziazione, nella m1cella, delle cellule dello «spongy tissue>> da cui hanno origine la cellula madre delle megaspore e le cellule del tappeto. Alla ,fine .di marzo, avvenuta la megasporoge­nesi, dalla cellula ealazale delle megaspore si sviluppa il gametofito femminile che per oltre due mesi si accresce conservando lo stato apo­eiziale. La fase nucleare comprende presumibilmente 12 divisioni coniu­ga.te e la m11ssa dei nuclei ra-ggiunge il numero di oltre 4.000: si passa poi alia fase cellulare. La cellularizzazione del gametofito porta alla in­diYidnalizzazione del t·essuto dell'endosperma e costituisce l'ultima fase della generazione aploide. Nell'endosperma infatti si differenziano gli archegoni ( oangi) e l'atto fecond'atiYo segna l'inizio della genera­zione tliploide.

Le pareti cellulari si differenziano quando, anrenuta l'ultima divi­sione coningata, i nuelei, prima a disposizione rparietale, si raccolgono in una massa citoplasmatica contratta, delimitata da una comune mem­brana, che viene a depositarsi tntto attorno al gametofito femminile col eontribnto delle cellule del tappeto (Tav. XXYII, fig. 1). Dalla mem­brawl verso l'interno si dipartono le prime linee di separazione che, nella regione calazale prima e successivamente in tutta la superficie, vengono a snddividere l'apocizio in tanti compartimenti ehe inclndono una porzione di eitoplasma e uno o ph\ nuelei (TaT. XXVII, fig. 2). L'endosperma cosi formato appare eome un tessuto citologieamente ete­rogeneo, con i nuclei distribuiti in maniera disordinata. Nella porzione micropilare dell'endosperma, un gruppo di cellule uninueleate differen­zia gli archegoni (Tav. XXVII, iig. 3): un complesso di 10-20 cellule (spesso pin) accostate l'una all'altra, senza elementi separatori. A com­pleta differenziazione, poco prima, della ferondazione, ogni archegonio ~d presenta come nna cellula stretta e lung·a, pronista di una paTete spessa rna poco colorabHe; all'interno si trova la cellula eentrale il cui citoplasma e raccolto al polo micropilare ; in esso e bene evidente il nucleo, con un netto reticolo cromatinico e un grosso nucleolo (Tav. XXVII, fig. 4). Non sono visibili granulazioni lipo-proteiche ne vacuoli proteinici, sembrano mancaTe cioe le inclusioni paraplasmatiche che normalmente costituiscono un complesso nutritivo della cellula novo, eosi ricco ad es. nei pini. Questa poverta di contenuto dell'archegonio e probabilmente da mettersi in relazione con lo scarso sviluppo del« jacket

336 CIA::\~ PI

tissue>> che manca, come ho detto, come tessuto dti riwstimento tra gli archegoni ed e limitato ad uno strato di cellule che rivestono il complesso archegoniale.

L'atto fecondativo non determina evidenti cambiamenti nella strut· tura interna dell'archegonio; si nota solo un addensamento citoplasma­tico dovuto all'apporto della cellula spermatica. I due nuclei gametici inizialmente si avvicinano rna non si fondono che pili tardi; restano per un certo tempo accollati al polo micropilare poi pa.ssano al polo calazale. dell'archegonio. Si verificano ora dei complessi processi post­fecondativi, che precedono di molto lo sviluppo dell'embrione wro e proprio. Si ha cioe una sorta di fase preparatoria, la quale, nei due ginepri studiati, si protrae dalla fine .di giugno o i primi di luglio, quando si compie l'atto fecondativo, al dicembre-gennaio, quando hanno inizio i processi embrionali veri e propri. Essa interessa non soltanto lo zigoto e quindi l'iniziale dell'embrione, rna anche e soprattutto il tessuto endo­spermatico e in particolare, nell'ambito di esso, quell'insieme eli cellule che stanno a contatto col complesso archegoniale. Ancora prima che si completi la. fusione dei nuelei gametici, l'archegonio fecondato subisce un notevole allungamento e, simile ad un'ifa fungina, si incunea tra le cellule del tessuto endospermatico, le scolla e le attraver13a secondo una linea preordinata (linea germinale), trasportando al suo apice lo zigoto (Tav. XXVIII, figg. 5, 6, 7 e 8). Le cellule endospermatiche interessate dal decorso del tubo archegoniale si svnotano (Tav. XXVIII, fig. 8) e rimangono a formare insieme aile pareti degli archegoni un groviglio di membrane ora intatte ora contratte, che si raccolgono disordinata­mente nell'incavo che si e venuto a creare (Tav. XXVIII, fig. 7). Lo zigoto con i due nuelei che si sono oramai fusi in un unico nucleo ellis­soidale (spesso con i due nucleoli bene evidenti) viene a trovarsi gene­ralmente nel profondo di (}Uesta cavita; quando pii'l zigoti scend'ono dall'apparato arehegoniale possono fermarsi a varie altezze.

Alia fine di settembre, quando normalmente si e raggiunto questo stadio di localizzazione degli zigoti, si riscontrano gia iniziate talur.e particolari modificazioni citologiche, che interessano le cellule endo­spermatiche che tappezzano la cavita di cui ho sopra parlato. Queste modificazioni sono partieolarmente intense alia ba·se della cavita stessa. Si tratta di processi di lisi delle pareti che portano a fusioni cellulari e nucleari, accompagnate da un arricchimento di contenuto che porta alla formazione .di una massa di cellule plurinucleate, poliploidi, attiva­mente metaboliche. I~ probabile che questa massa cellulare, che cario­logicamente ricorda l'endosperma secondario delle Angiosperme, assn-

PROCESS! POST-FECONDATiri NEL GENERE JUNIPERUS 337

rna la stessa importanza fisiologica di •quello (cfr. GHIARUGIJ 1950, 1954). Si potre.bbe pensare anche che essa fornisse un apporto di principi at­tivi e nutritizi allo zigoto; si verrebbe cosi a supplire, da parte dell'en­dosperma, in un lontano momento post-fecondativo, alla mancata prov­vista pre-fecondativa nel citoplasma dell'oosfera. In seguito lo zigoto si arricchisce di citopla•sma che si addensa attorno al suo nucleo, sosti­tuisce 1·a membrana di ori·gine archegoniale con una parete sua pro­pria ed :appare come una cellula S'feroidale, 'intensamente cromofila (Tav. XXIX, figg. 11, 12 e :1_3). Intanto, a cominciare dalla periferia, nelle cellule endospermatiche si rendono eYidenti i granuli di sostanza di riserva, fenomeno che interessera ben presto tutto il tessuto endo­spermatico.

Nel tardo autunno, dopo ·pili di un anno dall'inizio del processo riproduttivo e a circa. sei mesi dalla fecondazione, la galbula, che ora­mai ha aequistato un aspetto pressoche maturo, contiene nel suo seme morfologicamente formato ~olo un abbondante tessnto nutritizio e una o ph) cellule embrionali allo stato di zigoti.

All'inizio dell'inverno ·si hanno di regola le prime divisioni; sca­larmente gli zigoti dividono il loro nucleo e in seguito si individualiz­zano due cellul-e (Tav. XXIX, figg. 14, 15 e 16); la successiva moltipli­cazione di qneste portera da una parte aHa formazione di una testa embriona.Ie, dall'altra aHa orga:nizzazione di un massicc.io sospensore (Tav. XXX, figg·. 20 e. 21). Quest'ultimo non sempre si forma, e allora le cel1ule embrionali si accollano al tessuto endospermatico che tappezza la cavita (TaY. XXIX, fig. 17) e sembrano attingere da questo diretta­mente i principi necessari al loro sviluppo, oppure si sviluppano a con­tatto di quell'ammasso di cellule disgregate e di membrane dilatate (Tav. XXIX, figg. 18 e 19) ra,ccolte nella cavita endospermatica.

Sptesso si sviluppa pili di una testa embrionale, rna solo una pre­varra sulle altre; generalmente un solo embrione giunge a maturita.

In primavera l'attivita moltiplicatim delle cellule embrionali entra in una fase organizzativa; l'abbozzo embrionale cresce rapidamente (Tav. XXX, figg. 21 e 22), in giugno si individualizzano i poli caulinare e radicale (Tav. XXX, fig. 23), in luglio sono evidenti i due cotiledoni (Tav. XXX, fig. 24) e a fine estate l'embrione e morfologicamente ma­turo (Tav. XXX, fig. 25).

Quello che ho sopra descritto corrisponde all'usuale svolgersi dei fenomeni post-feconda.tivi in Juniperus Oxycedrus e Juniperus macro­C(trpa. Ho pero osservato, in casi rarissimi, Ja divisione del nucleo di fusione nell'interno dell'archegonio subito dopo la fecondazione, con

338 CIAMPI

formazione di due ('l'av. XXVIII, fig. 9) o di qua.ttro nuclei liberi: una sola volta ho veduto la formazione di otto cellule (Tav. XXVIII, fig. 10), con un aspetto che ricorda quanto descritto da OTTLEY (1909) da NI­

CHOLS (1910) e pill recentemente da 'CooK (1939) per Jnniperus com­mnnis.

Non posso dire se questi accenni ad un andamento ph) conforme alia regola dei primissimi stadi proembrionali a.bbiano poi un seguito nello sviluppo e <1uale. :E stato messo in evidenza in Jttnipertts communis da CooK (cfr. anche JOHANSEN) 1950 e ·WARDLAW_. 1955), un peculiare de­stino delle cellule proembrionali, che si formano in numero di 12, distri­buite in tre piani di quattro cellule ciascuno. Mentre il piano pit) mi­cropilare rimane aperto verso l'archegonio, i due piani ph) calazali sono costituiti da otto cellule che deYono tutte considerarsi iniziali embrio­nali. Senza differenziare la cellula apicale queste otto cellule si allun­gano, producono dei lobi, si intrecciano fra loro, poi differenziano cia­senna una cellula apicale, che a sua volta pno allungarsi, intrecciandosi con le cellule vicine, allungate anch'esse. Questo processo eli allunga­mento puo ripetersi nn nnmero indefinito di volte, a seconda della forza eli competizione fra i singoli tubi embrionali, finche i tubi ph\ aYanzati differenziano cellule apicali che danno origine ad embrioni multicellu­lari. I processi eli formazione dell'embrione cominciano circa sei mesi dopo la fecondazione.

Potrebbe anche darsi che nei rari casi in cui anche in Juniperu . .;; Omycedrns e Juniperus macrocarpa si formano cellule proembrionali alia ba.se dell'archegonio, esse subissero poi un destino simile. Fra le due modalita di sviluppo post-fecondativo, quella descritta da CooK come usuale in Juniperus communis) e quella descritta da me come usuale in ,Juniperus Omycedrzts e .Juniperus macrocarpa) mi pare si pos­sa vedere, comunque, un punto a comune molto significativo: in am­bedue i casi lo · zigoto non ha in se le condizioni necessarie per poter dare senz'altro l'embrione, e neppure le trova subito nell'ambiente che lo circonda, cioe nell'endosperma. Devono passare molti mesi prima che si realizzino cellule dotate della. facolta di dare origine all'embrione. Potrebbe d'arsi che si trattasse, piu che di una semplice competizione, della necessita che vengano approntate sostanze non ancora esistenti al momento della fecondazione e d'altra parte necessarie allo sviluppo delle cellule embrionali.

PROOESSI POST-FEOO:VDA_'l'IVI NEL GENERE ,JDXIPERUS 339 --------

DISCUSSIONE

N"el ciclo di maturazione della galbula di Ju,niperus Omycedrus e Juniperus macrocarpa) lo svolgersi del processo embriogenetico, dalla fecondazione alla costruzione di un embrione morfologicamente perfetto, riehiede un lasso di tempo che va oltre l'anno. L'impollinazione ha luogo ana fine dell'autunno, la fecondazione al principia dell'estate (fine giu­gno-prima decad'e di luglio), rna l'embrione non e maturo che alla fine dell'estate dell'anno seguente, perche fra la fecondazione e la costru­zione dell'embrione da parte dello zigoto si intercala un lungo processo, che si potrebbe in certo senso de·finire di matttrazione dello zigoto .stesso.

Per tentare di dare una spiegazione ad un comportamento cosi par­ticolare, cerchero di inquadrarlo in quelle che sono le nostre nozioni generali sulle funzioni del gametofito femminile e dell'endosperma pri­mario e secondario.

Le finalita d'ella generazione aploide femminile possono riassumersi nelle sue due principali funzioni: 1) la formazione del game.te femmi­nile, 2) la nutrizione del prodotto della fecondazione fino alla forma­zione dell'embrione. La formazione del gamete f.emminile e l'atto fon­damentale del gametofito femminile, e la funzione prima della genera­zione aploide. La nutrizione del prodotto della fecondazione fino alla formazione dell'embrione e un compito caratteristico delle Embryo­phyta che provvedono ad indirizzare nel suo svilnppo e nutrire l'em­brione fino a che non si rende indip.endente e prosegue con i mezzi propri.

La funzione di dirigere lo sviluppo dell'embrione e di nutrirlo viene a·ssolta dal gameto:fito nelle Bryophyta e nelle Pteridophyta) mentre nelle A._n.giospermae il gameto:fito femminile si limita alla formazione della cellula iniziale .di quel complesso t.essuto in seno al quale si svi­luppera l'embrione: l'albnme o endosperma secondario. Questo si co­strnisce solo dopo che la fecondazione e avvenuta; anzi la cellula ini­ziale, gia apprestata allo stato diploide (generalmente) dal gameto:fi.to femminile, ha bisogno essa .stessa, per togliersi .d'al suo stato di inerzia, di un atto fecondativo.

Fra i due estremi delle Pteri!dophyta e delle A.ngiospermae) stanno le Gymnospermae) nelle quali si osservano, a questo riguardo, compor­tamenti spesso assai diversi. Anzi alcuni Autori hanno ritenuto oppor­tuno distinguere fra le Gymnospermae) le Prefan,erogamae ( cfr. EMBER­GER, 1950), nelle quali la necessita del collegamento del se.me con la

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pianta mad·re viene a cessare molto presto, non appena il gametofito femminil~ e giunto al suo completo sviluppo e. prima che l'embrione si sia formato. Cio significa che tutto quanto e necessario all'ulteriore sviluppo dell'embrione si trova gia presente nel seme ed in particolare nel gametofito femminile, tanto che il seme puo portare avanti sul ter­reno lo .sviluppo dell'embrione.

In tutte le altre piante provviste di semi, e cioe le Fanerogamae s. s. di EMBIDRGER, perche lo sviluppo dell'embrione possa avvenire regolar­mente, e invece indispensabile il collegamento d'el seme con la pianta madre. Cio significa che tutto quello che necessita allo sviluppo del­l'embrione non e presente nel seme al momento della fecondazione, an­che se dal punto di vista morfologico appare pressoche formato al mo­mento in cui il gametofito femminile e giunto al suo completo sYiluppo, come avviene in talune Gymnospermae anche fuori dell'ambito delle Prefanerogamae, ad esempio negli stessi ginepri che io ho studiato. In altri termini, in quelle Gymnospermae che rientrano nella categoria delle Fanerogamae s. s., l'endospe·rma primario preesiste si all'atto fe­condativo, rna ha bisogno di essere perfezionato in epoca post-feconda­tiva per assolvere al compito di portare aviwti lo sviluppo dell'em­brione. Di questi passi post-fecondativi dell'endosperma primario delle Gymnospermae, taluni sono ben conosciuti come ad es. l'affluire nelle sue cellule delle sosta.nze di ri'serva, che si rivelano sotto l'aspetto di granuli ch,e riempiono completamente il lume cellulare.

Non vi e alcun dubbio che le Ooniferae sono tutte delle Fanet·oga­rnae s. s., rna la suddivisione di cio che puo essere fatto prima e dopo la fecondazione ·nell'ambito dell'endosperma primario e tutt'altro che ben delineata. Ed e questo appunto il problema che ci propone il genere .Juniperus con la lunghezza dei suoi prim~ stadi post-fecondativi.

Facciamo un confronto dei cicli riproduttivi di J umipert(,S e di Pi­nus j questo confronto viene suggerito non soltanto per il fatto che sul pino si hanno diversi dati bibliogrrufici (cfr. FRANCINI 1953, 1958), rna anche dal fatto che nelle terre mediterranee i due gruppi di piante usu­fruiscono •spesso delle stesse stazioni o di stazioni vicine e quindi sono sottoposti .su per giu alle ste'sse condizioni climatiche. Il numero delle divisioni nucleari che caratterizza la fase apociziale dello sviluppo del gametofito e pressoche uguale nei due generi, la mole del gametofito ma­turo non e sostanzialmente diversa, rna il tempo impiegato e assai piu lurrgo nei pini che non nei ginepri: nei pini il gametofito impiega a svi­lupparsi un anno o anche due ed e ecologicamente adattato al ritmo delle stagioni; nei ginepri invece lo sviluppo del gametofito, occupando una

PROCESS! p_osT-FEOONDATIVI NEL GENERE JUNIPERUS 341

sola stagione favorevole, quella primaverile, non porta nel suo decorso impronte evidenti di adattamenti stagionali. Dopo la fecondazione, che avviene su per gii\ nello stesso periodo, i tempi si invertono e mentre nei pini un'estate e abbondantemente sufficiente per lo sviluppo dell'em­brione, nei ginepri bisogna arrivare alla fine dell'estate dell'anno suc­cessivo (fig. 1) : da una parte lento ,sviluppo del gametofito e rapido svi~

·························------------------------ P.p.

······················-------------------------- P.h.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . - -- - - ------------------ J .

IX X XI XII I II Ill IV V VI VII VIII IX X XI XII I Ill IV V VI VII VIII I)[

Fig. 1. - Schema comparatlvo delle varie fasi del ciclo riproduttlvo di Pinus pinaster,

Pinus halepensis (P. p. e P. Jt., cfr. FRANOINI, 1958), Juniperus O;l)ycetlrus e Junipe­

rus macrocarpa (J., cfr. CIAMPI, 19'"".!8). riportato sulla successlone del mesi nel

corso dl tre anni solar!.

. . . . . . . . dlft'erenzlaziolie del coni 0 e c;1 e Jmpollinazione.

• • • • • • • • sviluppo del gametofito c;1.

{ fecondazione. prO<'essi post-fecondatlvi e maturazlone dell'embrione.

luppo dell'embrione, dall'altra rapido sviluppo del gametofito e lento ~niluppo dell'embrione. Viene quindi naturale ammettere che l'embrione si avvalga, per il suo sviluppo, di sostanze che vengono lentamente ela­bora~ dal gametofito femminile in stadio pre-fecondativo nei pini, e in stadio post-fecondativo nei ginepri; e queste sostanze non sono identifi­cabili con le comuni sostanze di riserva che hanno lo stesso comporta­mento nei due generi, cioe vengono ad accumularsi nelle cellule del ga­metofito femminile dopo la fecondazione tanto nei pini quanto nei gi­nepri.

Come ho gia detto, lo sviluppo dell'embrione nei pini, che hanno una laboriosa preparazione .del gametofito femminile e piuttosto rapido ed occupa al massimo i tre mesi -estivi.

342 CIAMPI

Dobbiamo a CAl\IEFORT (1956) la possibilita di renderd conto di cio che avviene nei prb:ni stadi post-fecondativi, che sono quelli che maggior­mente rignardano il problema che ci interessa. Questo A. ha pre:o;o in esame Pinus LariC'io var. austriaca e riferisce chela migrazione dei quat­fro nuclei liberi, sorti dalle due prime divisioni del nncleo dello zigoto, verso la base dell'archegonio e le segmentazioni successive che portano alia costruzione di un proembrione a 16 cellule distribuite in quattro piani, sono associate all'accumulo di acido ribonucleico, proveniente dal­la digestione delle abbondanti inclusioni vitelline contenute nel eito­pla~ma dell'oosfera. L'acido ribonucleico, liberato dal suo substrato vi­tellino, si accumula nel citoplasma delle cellule proembrionaH, alle ttnali conferisce una forte basofilia. In una nota successiva, CAMEFORT (1957) ci da una suddivisione in fasi dello sviluppo ~ll'embrione dello stesso pino. A partirsi dall'allungamento del ·sospensore fino all'apparizione di una struttura negli embrioni, egli distingue: 1) LTna prima fase di accrescimento Iento con riassorbimento delle inclusioni parapla~matiche, la cui durata e di tre settimaue. eirca. Essa interessa la cellula embrio­na.Je e gli embrioni molto giovani, la cui organizzazione cellulare t'> domi­nata d'ai seguenti fatti : abbondanza di indusioni paraplasmatirhe con granuli di amido, inclusioni lipidiche e soprattutt'o numerosi mcuoli sferici, ricchi in sostanze protidiche conservate dai fissatori mitocon­driali; esistenza di un condrioma formato da lunghi condrioconti ispes­!!dti e spesso ramifica·tf; una intensa hasofilia del citopl-asma, causata dalla ricchezza delle cellule in acido ri·bonucleico. 2) Una seconda fa:o;e di cre­scita attiva dell'embrione, che rimane pero omogeneo; (}Uesta fa,.;e dura circa 15 giorni e le dimensioni dell'embrione si quadrnplicano. 11 con­drioma e abbondante e pulverulento, i pla.stidi sono rari e poco clifferen­ziati, i vacuoli sono poco s'iluppati ed il citoplasma molto basofilo eric­eo in acido ribonucleico. 3) Una t.erza fase dell'organizzazione dell'em­brione, con la differenziazione di due zone impm·erite in acidi nucleici, al polo caulinare ed al polo radicale. Questa fa.se e molto brew. 4) Una quarta fase della crescita dell'embrione differenziato, che occupa e,·iden­temente il tempo restante per arrivare a completo sviluppo dell'embrio­ne nella sua· vita intra~eminale.

Risulta quindi evideut.e, dalle osservazioni di CAl\IEFORT, che le vi­stose ri~rve vitelline che riempiono l'oosfera dei pini vengono consumate durante lo sviluppo del proembrione e servono per fornire aile cellule embrionali delle sostanze che le mettono in grado di sviluppare l'embrio­ne. La elaborazione di queste sostanze da parte delle cellule emlH'ionali

PROOESSI POST-FEOONDATIVI NEL GENERE JUNIPERUS 343

e un processo piuttosto laborioso ed occupa Ia. prima fase dello sviluppo dell'embrione, che e abbastanza lunga (tre settimane).

Si potrebbe cosi prospettare per i pini il seguente cammino per le 808tanze (o i loro precursori) che devono giungere aile cellule embrio­nali : endosperma--+ archegonio -+cellule proembrionali --+ C€llule em­brionali. Queste sostanze in definitiva si troverebbero allo stato di ri­serva nel citoplasma dell'oosfera, che e denso e ricco di granulazioni. Dopo la fecondazione lo sviluppo dello zigoto puo quindi procedere con una certa speditezza, e semmai pin laboriosi sono i primi stadi che com­portano la ela:borazione di queste sostanze e. soprattutto la loro messa in efficienza.

Ammettendo ora che le cellule embrionali dei ginepri abbiano le stesse necessita, non si puo certo pensare ad una importante riserva pre-fecondativa nelle loro oosfere dopo che il citoplasma di per se non ne presenta tracce o quasi. E questa una circostanza che viene messa in ri­lievo dai divel'si AA., e.d anche SCHNARF (1933) insiste nel confronto, al riguardo, fra i pini ed i ginepri. La poverta degli archegoni dei ginepri e forse da mettere in relazione con lo scarso sviluppo del tappeto arche­goniale (jacket) che circonda con un rivestime.nto nnico l'intero gruppo rlegli archegoni, mentTe nei pini ciascun archegonio ha il suo tappeto ben sviluppato tutt'attorno. Dunqne quello che manca o e presente in troppo scarsa quantita nei ginepri, al momento della fecondaz.ione, deve ve­nire a formarsi dopo. Da cio-la necessita di una lunga battuta di aspetto avanti lo sviluppo dell'embrione, durante la quale le cellule endosper­matiche ed in particolare quelle che vanno incontro a cambiamenti piu vistosi, appronterebbero le sostanze richieRte dalle cellule embrionali.

Cio potrebbe renderei ragione del diverso decorso d'ello sviluppo del gametofito femminile nei pini e nei ginepri. Non si tratta tanto di una differenza di mole del tessuto aploide, come si potrebbe pensare a priori, quanto di una posticipazione, nei ginepri, ad epoca post-fecondativa, del­la elabora.zione di sostanze che invece nei pini vengono preparate in epo­ca pre-fecondativa .. Da questo punto di vista i ginepri avrebbero quindi raggiunto un livello evolutivo superiore a quello dei pini.

Potrebbe anche darsi che questa ac;quisizione di un notevole valore evolutivo, ra.ppresentasse il punto plastico nella biologia dei ginepri. Le diverse specie potrebbero presentare questo passaggio di funzione del­l'endosperma dallo stato prefecondativo allo stato postfecondativo in un grado diverso, in rapporto aile condiz.ioni climatiche proprie dei loro diversi areali; potrebbero anche esserci biotipi diversi nell' ambito di

344 OIAMPI

una ste$Sa specie; od anche, :fino ad un certo pun to, aversi comporta­menti diversi in rapporto a condizioni ambientali contingenti, come an­damento climatico diverso nei diveJ.'ISi anni, in rapporto a precocita o tardivita della fecondazione, ecc.

Le nostre conoscenze sono ancora troppo rudimentali per poter an­dare oltre la formulazione di qualche vaga ipotesi.

BIBLIOGRAFIA

CAMEJo"ORT H., 1956. - L'acide ribonucleique dans l'oosphere et le proembryon du Pinus

Laricio var. au.striaca. !J. R. Acad. Sciences, 243: 2134-2137 (1956).

-, 1957. - Dewoppement de Z'en~bryon tJu Pinus Laricio var. austriaca: resuZtats

generaux de !'analyse cytologique. c. R. Acad. Sciences, 245 (23). (1957).

CIAMPI C., 1958. - lZ ciclo riprod.uttivo nei ginepri italiani della sezione Oxycedrus.

Ann. Ace. Ital. Sc. ;For., 7. (1958).

CHIARUGI A., 1950. - La poZiploidia deZ/a generazione aploide femminile delle Fanero­

game. Caryologia, 8 (2): 149-15;'1 (1950).

-, 1954. - La poUploidAa somatica neZZe piante. Caryologla, 6 suppl.: 488-520 (1954).

CooK P., 1989. - A new type of embryogeny in the conifers. Amer. Jour. Bot., 26: 138-

143 (1939).

EMBERGm L., 1950. -Lea Prephanerogames. Ann. Sc. Nat. )Jot., S. XI, 10: 13f-144 (1950).

I!'RANCINI E., 1953. - n pino d'Aieppo in Puglia. Ann. Fac. Agr. della Unlv. dl Barl, 8:

30!H16 (1953).

-, 1958. - Ecologia comparata di Pinus Halepensis Mill., Pinus Pinaster Sol., Pinus

Pinea L. wuUa base del comportamento del gametoftto fcmminile. Ann. Ace. It. Sc.

For., 7: 107-172 (1958).

JoHANSEN D. A., 1950. - Plant embryology. Chronlca Botanlca Co., Waltham, Mass.

(1950).

NICHOLS G. E., 1910. - A morpl~ological study of Juniperus communis. Archiv. for Bo­

tanik. 8 (11): (1910).

OTtLEY A. M., 1909. - The development of the gametopllytes arwt fertilisation in Juni­

perus communis and Juniperus virginiana. :Bot. Gaz., 48: 31-46 (1909).

SCHNARF K., 1933. - Embryologic der Gymnospern~n (in K. LINSBAUER, Handbuch der

Pflanzenanatomie, Abt. II Tell. 2. Band Xj2. Berlin) (1933).

WARDLAW C. W., 1955. - EmbryogencsiM in Plants. Methuen and Co. London (1955).

PROOESSI POST-FEOONDATIVI NEL GENERE JUNIPERUS 345

SPIEGAZIONE DELLE TAVOLE XXVII-XXX

TAVOL.~ XXVII.

Fig. 1: Cellularlzzazlone del gametoflto femminlle. x 40 (Juniperus macrocarpa,

30 glugno 1958).

Fig. 2·: Membrana del gametotlto femmlnile; sono evldenti }e prime llnee dl sepa­

razlone nell'apoclzio. x 110 (Juniverus macrocarva·, 30 glugno 1958).

Fig. 3: DUl'erenzlazlone deglll arohegonl neHa porzlone micropllare della nucella.

x 110 (Juniperus macrocarpa, 30 glugno 1958).

Fig. 4: ,Apparato archegonlale dopo la fecondazlone. Nell'archegonlo a slnlstra sono

present! i due nuclei gametlcl. x 110 (Juniperus macrocarpa, 1D lugllo 1958).

TAVOLA XXVIII.

Fig. 5: Svlluppo dell'archegonio fecondato fra le cellule dell'endosperma. All'apice

i due nuclei non sono aDCora fu.sl. x 280 (Juni:perus macrocarpa, 24 Iuglio 1958).

Fig. 6: SvHuppo de}l'apparato archegoniale. A slnistra un tubo archegonlale con

zigoto all'aplce; a destra in alto uno zigoto ancora nell'archegonio. Nelle cellule endo­

spermatiche di contorno hanno avuto inlzio le fusloni del nuclei. x 280 (Juniperus ma­

crocarpa, 24 1uglio 1958).

Fig. 7: Linea germinale attraversata dal tubo archegoniale; lo zlgoto, con i due

nucleoli bene evldenti, si e incuneato in profonditll. nell'eDdosperma.. Sono evident! le

cellule di questo, svuotate, che vanno ineontro a di!lgregazione, preparando la cavitll.

endospermatlca. x 150 (Juniperus macrocarpa, 14 agosto 1958).

Fig. 8: Particolare della penetrazlone dello zlgoto nell'endosperma. In alto 11 tubo

archegonlale che trasporta lo zlgoto si incunea tra le cellule dell'endosperma in gran

parte vuote. x 280 (Juniperus macrooarpa, 4 agosto 1958).

Fig. 9: Due nuclei llberl nell'archegonlo. x 150 (Juniperus macrocarpa, 30 lu­

gllo 1958).

Fig. 10: Proembrlone dl otto cellule. x 150 (Juniperus O:Dycetlrus, 21 lugllo 1958).

TAVOLA XXIX.

Fig. 11: Zigoto sui fondo della cavitll. endospermatica; nelle cellule dell'endosperma

continua la :llusione del nuclei. x 300 (Juniperus maorocarpa, 30 ottobre 1954).

Fig. 12: Nello zigoto si sta delineando la parete propria, dopo che si e dissolta la

parete deU'archegonio. x 300 (Juniperus macrooarpa, 20 novembre 1955).

Fig. 13: Zlgoto alia fine dello stadio di attesa. La cellula e rlcca di contenuto. Le

cellule endospel'mllltlche di contorno sono visibilmente plurinucieate e rlcche di granula­

zloni. x 300 (Juniperus O~»ycetlrus, 20 dicembre 1956).

346 CIAMPI

Fig. 14: Prima divisione dello zigoto. x 300 (Juniperus O.rycedms, 20 dieembre 1956).

Fig. 15: Dift'erenziazione delle d!ue rellule derivate dalla divisione dello zigoto.

x 300 (Juniperus m4crocarpa, 13 dieembre 195.5).

Fig. 16: La cellula piu calazale si e successivamente divisa. La superiore si e pro­

lungata in un luilgo tubo che prende ratlporti eon la massa di cellule in disorganizzazione.

x 300 (Juniperus maorocarpa, 31 <licembre ;1.9.35).

Fig. 17: (Jellule embrionali addossate alle pareti de-l tessuto endospermatico. x 300

(Juniperus macrocarpa, 11 gennaio 19';)5).

Fig. 18: Cellule embrionali addossate alia massa di c-ellule e membrane disgregate.

x 300 (Junipems O;rycedruR, 30 dicembre 1956).

Fig. 19: Cellule embrionali senza un sospensore dift'erenziato. x 300 (Juniperus ma­

crocarpa, 20 febbraio 1956).

T A VOLA XX.'i:

Fig. 20: Tt>Sta embrionalle. x 80 (.Juniperus macrocarpa, 8 marzo 19.)7).

Fig. 21: Tt>Sta embrionale in aecrescimento. x 40 (.Junipems O:c-yoedrus, 13 mag­

gio J-958).

Fig. 22: Embrione in sviluppo. x 40 (J·unipei"Us macrocarpa., 29 maggio 1958).

Fig. 23: Nell'embrione si sono differenziati il polo eaulinare e il Ilolo calazale.

x 40 (Juniperus macroca.rpa, 7 giugno 195;}).

Fig. 24: Sono evident! i llue cotiledoni. x 40 (.Juniperus O;rycedrus, 18 luglio 1956).

Fig. 25: Embrione maturo. x 30 (.Juniperus Oxyoedrus, 10 settembre 19'".>8).

SUMl\1ARY

This research deals with the embryogenetic-a! process of IJhe reproduction cycle of

Juniperus Oxycedru.~ L. and ,Junipen(.s ma.crocarpa S. S., the remarkable length of which

had a,lready been observed by the same Author (CIAMPI, 1958). In these .Junipers the

embryogeneticall process which starts from the fertilization and leads to the formation

of a mol'l)hologically perfect embryo takes more tilan a year.

Pollination ()('(lUrs at the end of autumn and the embr~·o is ripe only at the enll of

the following summer.

Therefore the Author finds that the fertilization and the embryo formation by the

zygote are separated by a lengthy process which can be ca~led << the r1pening >> of the

zygote.

It is important to observe that in the pines the behaviour is not the same because

the time elaJ:»!ing from pollination to fertilization is very long, whilst the embryo­

genetical process occurs in a rather short time (FRANC'INl, 19.}8). This is exact!ly the

opposite of what happens in the Juniperus.

CARYOLOGI'A Vol. XI, Tav. XXVII.

C. CIAMPI. - Proce.ssi post-fecondativi nel genere Jtmipertts. Osserva­zioni in ,Ttmipertts oxyceclrus L. e Juniperws rnacrocarpa S.. et S.

0ARYOLOGIA Vol. XI, Tav. XXVIII.

C. CIAMPI. - Proce.ssi post-fecond·ativi nel genere Juniperus. Osserva­zioni in Juniperus oxycedrus L. e. Juniperus macrocarpa S .. et S.

0ARYOLOGIA Vol. XI, 'l'av. XXIX.

C. CIAMPI. - Processi post-fecondativi nel genere .Juniperus. Osserva­zioni in Jnniperus ox•ycedrus L. e ,Ju,niperus macrocarpa S .. et S.

0ARYOLOGIA Vol XI, Tav. XXX.

C. CIAMPI. - Processi post-fecondativi nel genere Juniperus. Osserva­zioni in Juniperus oxycedrus L. e Jnniperus ma,croca,rpa S .. et S.

PROCESS/ POST-FECONDAT!l'l NEL GENERE JUNIPERUS 347

It is !nteresting· to note that before fertilization ln the archegonia of the pines

are stored various substances (Upo-protelns, ribonucleic acid, etc.) which presumably

are contJected with the development of the embryo (CAMEFORT, 1957) ; in the case of the

Junipers the archegonia show no evidence of storage material or lf any it is utterly

insufl'ldent. It would seem probable that the zygote should wait for these substances

to be prepared. The long delay ln the development of the zygote, which is responsible

for the length of the embryogenetlcal cycle in these Junipers, is accompanied by a par­

ticular actl'Vity of some cells of the endoepel"lll (fusion of cells and nuclei, increase in

storage substances etc.). These particular cells seem to acquire the possibillty of pre­

paring the substances which are necessary to the development of the embryo and in this

respect t·hey show a remarkable degree of evolution.

RIASSUNTO

L'Autore riferisce wlio svolglmento del processo embriogenetico in Juniperus 0~D1!­

cedrus L. e Juniperus macrocarpa S. S. di cui ha, in precedenza, segnalato Ia eccezionale

lungbezza neli'IIIIllblto del ciclo riproduttilvo (CIAMPI, 1958).

La fase embriogenetl.ca del ciclo, dalia fecondazione alia costruzione di un embrione

morfologicamente maturo, impiega oltre un anno. L'lmpollinazione ha luogo alla fine di

autunno, la fecondazione al prindpio dell'estate, ma l'embrione non e morfologlcamente

maturo cbe alia fine dell'estate dell'anno seguente. Tra la fecondazione e Ia costruzione

dell'embrlone da parte dello zlgoto si intercala u.n lungo processo che sl puo deftnire di

« maturazlone » dello zlgoto stesso.

L' Au tore tenta di dare una splegazione a questa particolaritll del ciclo riproduttlvo

del due glnepri, facendo un confronto con quanto avviene nei plni, dove 1 tempi sl

lm·ertono. Nei pini, infattl, e richiesto un lungo perlodo dl tempo per lo svolgel1ll del

fenomeni che vanno daJla l.mpollinazione alia fecondazione, mentre lo svolgersl del pro­

cess! embriogenetlci e rapidlsslmo (FRANCINI, 1958). ~ interessante notare che prima de11a

fecondazione, negll archegonl del plnl sono raccoLte varle sostanze in forma dl granu­

lazionl (sostanze llpoprotelche, vacuoll proteicl, acldo rlbonuclelco, ecc.), che prewmi­

bllmente sono connesse con lo sviluppo dell'embrione (CAMEFORT, 1957); ilel caso del

glnepri in questlone, gll arcbegonl non mostrano contenuto compara.blle a quello del

pini. ~ presnmibile che lo zigoto debba attendere proprio che queste sostanze, indispen­

sabm al suo svlluppo in embrlone, vengano IIIPProntate.

La lunga battuta d'aspetto dello zigoto e accompagnata da una partlcolare attlvltll

dl alcune cellule dell'endosperma (fusione dl cellule e di nuclei, addensamento del loro

contenuto) dlurante la quale potrebbero essere elaborate le sostanze richieste dalle cellule

embrlonall ; rlvelando con clo di aver raggiunto un notevole livello evolutlvo.