La riproduzione è quel processo mediante il quale un individuo dà origine ad uno o più discendenti a lui simili capaci di riprodursi

La riproduzione è importante per la conservazione e la diffusione p p pdella specie

In tantissimi casi la conservazione della In tantissimi casi la conservazione della specie non coincide con la conservazione dell’individuo, infatti molte specie, dopo essersi riprodotte muoiono

?essersi riprodotte, muoiono.

Questo si verifica non solo nelle piante Questo si verifica non solo nelle piante annuali o bienni, ma anche in molte specie perenni che fioriscono e producono semi una sola volta nella loro vitasola volta nella loro vita

A i LAgave americana L.

LA RIPRODUZIONE DELLE PIANTE

N ll i (“ i t fi ”)Nelle angiosperme (“piante con fiore”):• riproduzione sessuata → presenza cc specializzate (gameti)• riproduzione asessuata → non presenta gameti

Nel regno vegetale: riproduzione per sporogonia

L B i d ll Ri d iLe Basi della Riproduzione

Mitosi Meiosi

La mitosi è la riproduzione per divisioneequazionale della cellula eucariote. Ilt i i tili t h

La meiosi è il meccanismo di divisionemediante il quale una cellula eucariote

d i di l id dàtermine viene spesso utilizzato anche perla riproduzione delle cellule procariote, unprocesso molto più semplice e piùcorrettamente chiamato scissione binaria o

con corredo cromosomico diploide dàorigine a quattro cellule con corredocromosomico aploide. Potrebbesembrare molto simile alla mitosi ma alcorrettamente chiamato scissione binaria o

amitosi.sembrare molto simile alla mitosi ma, alcontrario di questa, tramite il crossing-over, è prodotta la ricombinazionegenetica La diversità genetica vienegenetica. La diversità genetica vienemantenuta dalla riproduzione sessuata,che comprende cicli cellulari conricombinazione dell'informazionericombinazione dell informazionegenetica proveniente da cellule di dueorganismi differenti (padre e madre).

MITOSIMITOSI

MEIOSIMEIOSI

1 Riproduzione vegetativa

La riproduzione vegetativa (o agamica) consiste nella produzione di nuovi individui in seguito alla suddivisione in due o più parti del corpo vegetativo d d d l l d d ù ddi un individuo, o al semplice distacco di una sua parte più o meno grande

SCISSIONE1.

GEMMAZIONE2

Modalità della riproduzione vegetativa

GEMMAZIONE2.

FRAMMENTAZIONE VEGETATIVA3.

PROPAGULI PLURICELLULARI4 PROPAGULI PLURICELLULARI4.

SPORULAZIONE5.

1 Scissione1. Scissione

• procarioti, Funghi (lieviti) eAlghe (diatomee)Alghe (diatomee)

• strozzamento cc. madre → 2 cc.figlie

Chlamydomonas sp.

2. Gemmazione

• simile (lieviti)fi li i d l di• cc. figlia → prima del distacco

genera una protuberanza

Saccharomyces sp.

3. Frammentazione

Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo dell’individuo capace a propria volta di riaccrescersi e di ripristinare un nuovo individuo

Questa forma di riproduzione si riscontra dalle alghe azzurre fino alle piante superiori

In giardinaggio viene utilizzata la capacità rigenerativa percapacità rigenerativa per propagare alcune specie vegetali (TALEA)

PROPAGULI PLURICELLULARI4.

Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo specializzata per questa funzione e dalla quale si originerà un nuovo individuo

Questa forma di riproduzione si riscontra in numerosi gruppi

LL Dentaria bulbifera L.Marchantia polymorpha L.

SPORULAZIONE5.

Si può considerare come un caso particolare di frammentazione che si concretizza con la produzione, sempre per mitosi, di cellule capaci di dare origine ad un individuo se le condizioni ambientali sono favorevoli

In quasi tutti i gruppi di organismi vegetali (procarioti ed eucarioti) si sono sviluppate cellule germinali asessuate (AGAMETI) che rappresentano un importante mezzo di moltiplicazione

EsogeniSe sono unicellulari si chiamano sporocisti se sono pluricellulari si CONIDI (Esospore o Conidiospore)sporocisti, se sono pluricellulari si chiamano sporangi e contengono meiospore

Prodotte all’interno di sporocistiProdotte all’interno di sporocisti

Endogeni

ENDOSPOREENDOSPORE

2 Riproduzione sessuata

L’importanza della riproduzione sessuata (o sessuale) risiede più chenell’aumento del numero degli individui, nella ricombinazione del loropatrimonio genetico. In tal modo vengono sostanzialmente migliorate le

L i d i t i t ll’ i di d ll l

pat o o ge et co. tal odo ve go o sosta al e te gl o ate lecondizioni per l’adattamento e l’evoluzione

La riproduzione sessuata consiste nell’unione di due cellule

GAMIA

Durante la quale avviene la fusione del loro contenuto

PLASMOGAMIA CARIOGAMIA+

Il risultato della gamia è una nuova cellula

ZIGOTE

Per GENERAZIONE si intende il complesso di cellule che svolgono vita vegetativa eche, dividendosi per mitosi, danno origine ad altre cellule caratterizzate dalla, p , gmedesima fase nucleare (n o 2n)

Nei vegetali esiste una grande variabilità per quanto riguarda la fase nucleare checaratterizza gli individui che noi di norma riconosciamo in natura

A questo proposito si distinguono iseguenti cicli, il cui significatosistematico e filogenetico è molto

P KMgameti

differentesingamia

APLONTE

APLODIPLONTEAPLODIPLONTE

DIPLONTE

1. CICLO APLONTE P KM

2n

I vegetali APLONTI sono i più primitivi

2n

Negli APLONTI la gamia, con la conseguente formazione dellozigote, è immediatamente seguita dalla meiosi con la quale nonvengono prodotti gameti, ma meiospore

n

Ognuna di queste può accrescersi e formare un individuoformato da cellule con corredo cromosomico n (APLOIDE)

P = plasmogamiaK = cariogamiaM = meiosiformato da cellule con corredo cromosomico n (APLOIDE)

= mitosi

- mitosi limitate all’aplofase = non esiste una fase diploide dell’organismo- tutta la vita dell’organismo è aploide- meiosi immediata alla germinazione dello zigote (2n) = unica cellula diploide- immediata successione di parziale singamia e meiosiimmediata successione di parziale singamia e meiosi

forma primitiva di alternanzatipica di organismi a basso livello di organizzazione (Protisti) - alghe - funghi

2. CICLO DIPLONTE P KM n

I DIPLONTI sono l’opposto degli APLONTI

Alla gamia con formazione di zigote si succede una repentinasuddivisione per mitosi in modo da produrre un individuodiploide, detto DIPLOFITO.

2n

Questo diplofito si accresce fino ad essere pronto per unanuova meiosi che darà origine a gameti

P = plasmogamiaK = cariogamiaM = meiosig g

= mitosi

- mitosi limitate alla diplofase = non esiste una fase aploide- le spore sono le uniche cellule aploidi e funzionano da gameti- meiosi precede la formazione dei gameti- immediata successione di parziale singamia e meiosi

forma rara nelle piante (molto più diffusa nei metazoi)Clorofite - Diatomee - Oomycota

3. CICLO APLODIPLONTE P K

Come indica la loro stessa denominazione, gli organismiaplodiplonti hanno due generazioni antitetiche: una

M

p p gaplonte ed una diplonte

Come nei diplonti la gamia porta alla formazione di zigoti

P = plasmogamiaK = cariogamiaM = meiosi

che si dividono per semplice mitosi dando origine ad uno opiù diplofiti (SPOROFITI)

= mitosiQuesti al momento della meiosi non producono gameti, mameiospore che, dividendosi per mitosi, danno origine aduno o più aplofiti (GAMETOFITI) che al termine della lorodifferenziazione e crescita produrranno dei gametidifferenziazione e crescita produrranno dei gameti

- mitosi sia nell’aplofase che nella diplofasealternanza di gametofito/sporofito- alternanza di gametofito/sporofito

alghe maggiormente organizzate e nelle embriofite

I i li bi l i i ll i tI cicli biologici nelle piante

Uno dei maggiori adattamenti per la vita sulla terra è stato l’evoluzione digg pgametangi, organi in grado di proteggere i gameti durante il loro sviluppo.L’anteridio produce cellule spermatiche e l’archegonio contiene l’ovulo ed ilsito della fertilizzazione. Anche lo zigote, derivato dall’unione dei duegameti, si svilupperà nell’embrione all’interno dell’archegonio.

IL SUCCESSO DELLE PIANTE CON I SEMI

Tre modificazione al ciclo vitale hanno contribuito al successo dellepiante con semi:

1.I gametofiti (granulo pollinico e embriosacco) sono di ridotte dimensionie dipendenti dallo sporofito.

2.Evoluzione dei metodi di impollinazione e distacco dall’acqua perl’evento riproduttivo (vento ed insetti)

3.L’evoluzione del seme. L’embrione che si sviluppa a partire dallo zigoteè impacchettato con una sostanza di riserva all’interno di una struttura diprotezioneprotezioneI semi rimpiazzano le spore come mezzo di diffusione della specie.

Nelle angiosperme:

• sporofito pianta matura (generazione dominante)• sporofito → pianta matura (generazione dominante)

• gametofiti → ridotti nello sporofito (generazione mascherata)♂ l lli i ( t )g. ♂, granulo pollinico (→ antere)

g. ♀, sacco embrionale (→ ovario)

• zigote → embrione

La riproduzione sessuata

ciclo vitale angiosperme → alternanza generazioni aploidi -n- ediploidi 2n (c aplo diplonte)

• pianta 2n (sporofito) → peri i ( i )

diploidi -2n- (c. aplo-diplonte)

meiosi spore n (meiospore)• mitosi meiospore → individui

n pluricc. (gametofiti ♂ e ♀)• mitosi e differenziazione →

gameti (cc spermatiche, ♂ euovo,♀),♀)

• unione gameti (fecondazioneo gamia) → cc 2n (zigote)

• mitosi → sviluppo sporofitomitosi → sviluppo sporofito

IL FIORE

stamifilamento

stami antera

stigmacarpellostilo

petaliovario

sepaliovario

Sviluppo del gametofito maschileSviluppo del gametofito maschile(granulo pollinico)

• nelle sacche polliniche• cc 2n (microsporocisti) → per

meiosi 4 microspore nmeiosi 4 microspore n• microspora → per mitosi 2 cc

(generativa e del tubo)f i di ( ll l ) d• formazione endina (cellulosa) edesina (glicoproteine)

• cc e pareti (granulo pollinico) →gametofito ♂ immatuto

• maturazione su stimma → ccgenerativa per mitosi genera 2g p gnuclei spermatici

Sviluppo del gametofito femminile

• nell’ovulo

Sviluppo del gametofito femminile(sacco embrionale)

nell ovulo• cc 2n (megasporocisti) → per

meiosi 4 megaspore n• una sopravvive → 3 mitosi del• una sopravvive → 3 mitosi del

nucleo → 1 cc con 8 nuclei n• formazione di membrane →

t fit ♀gametofito ♀• inf 3 cc n: centro cc uovo

(gamete ♀), lati cc sinergidi• sup 3 cc n antipodali• 2 nuclei polari nella regione

centrale (citoplasma)( )

ImpollinazioneImpollinazioneprocesso per cui il g. pollinico viene a contatto con lo stigma

Nelle angiosperme:g panemogama → vento, molto diffusazoogama → animali (entomogama → insetti), molto diffusaidrogama → acqua, poco diffusaidrogama acqua, poco diffusa

Impollinazione zoogama

Fiori trappola per impollinatori

- polline e nettare (disco asse fiorale, ricettacolo inpolline e nettare (disco asse fiorale, ricettacolo inRosaceae, stami trasformati tra petali e sepali

- Pollini adesivi

- Stimoli ottici e chimici

- Coevoluzione

- Aggregazione di fiori piccoliin pseudoanzio

SICURA E RISPARMIO QUANTITA’ POLLINE

Stachys sylvatica Ophrys insectifera

Erigeron alpinus Genista germanica

Impollinazione anemogama (25.000 spp. 10% in Angiosperme)

Fiori unisessuali poco appariscenti

- polline leggero, liscio e polveroso, anche sacche aerifere

- perianzio ridotto

f- maturazione polline prima emissione foglie in piante arboree

Ti i di Gi if A iTipica di Gimnosperme conifere e Angiospermeanemofile di foreste temperateFamiglia Poaceae

Evolutivamente si è verificato più volteLinee anemofile poco numeroseOrigine in specie singole isolate o gruppi poco numerosiOrigine in specie singole isolate o gruppi poco numerosi

Arrhenatherum eliatus Betula nigra

Parietaria officinalis

Sanguisorba muricata

La doppia fecondazioneLa doppia fecondazioneformazione zigote (→ embrione) ed endosperma secondario (riserva)

• granulo assorbe umidità egermina → tubo pollinicogermina → tubo pollinico→ micropilo, apertura inf.

• mitosi cc generativa → 2ti ♂ ( ti h )gameti ♂ (cc spermatiche)

→ micropilo• nuclei gameti ♂ → fusione

con nucleo cc uovo (zigote2n) e con i 2 nuclei polari(endosperma 3n)( p )

Sviluppo del seme (dall’ovulo)

Sviluppo dell’endosperma (prima dell’embrione)• nucleo 3n si divide → cc polinucleata lattiginosa

citocinesi massa pluricc mononucleata (3n) parete c ed• citocinesi → massa pluricc mononucleata (3n) → parete c. edendosperma solido

nutrizione (embrione piantina); in alcune dicotiledoni → cotiledoninutrizione (embrione, piantina); in alcune dicotiledoni → cotiledoni

Sviluppo dell’embrione (dallo zigote)• divisione trasv. → 1 cc. basale

ed 1 cc. terminale• da cc. basale per divisioni trasv.→ sospensore (ancoraggio aovario e nutrimento)

• da cc. terminale per divisionida cc. terminale per divisionitrasv-long → struttura sferica(proembrione) → cotiledoni

EmbrioneEmbrione

Morfologia• cotiledoni• apice del fusto (o del germoglio)

embrionale• apice della radice embrionaleapice della radice embrionale

Anatomia• protoderma• meristema fondamentale• procambio

Di id t i ( 5 15%)Disidratazione (acqua 5-15%)Testa e tegmen → avvolgono endoderma ed

embrione

Sviluppo del frutto (dall’ovario)

• impollinazione → cambiamenti ormonali → trasformazioneovario

• eccezione: senza impollinazione → apomissia• organo ausiliario → protezione, disseminazione e germinazioneg p , g• f. tipico: epi- o eso-, meso-, endo- → pericarpo (interno seme)

POSSSIBILI ATTIVITÀ

• OSSERVAZIONE DEL FENOMENO DELLA MITOSI IN APICE RADICALE DI CIPOLLARADICALE DI CIPOLLA

• BULBI E TUBERI

•RIPRODUZIONE SENZA SEMI

• COLORI, FIORI E IMPOLLINATORI,

•LE API E I FIORI