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10/18/2011 1 Disciplina: Biologia Vegetal I Profa Camila M Patreze DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA Briófitas Profa. Camila M. Patreze Profa. Siglia Alves 06/10/2011 Rio de Janeiro Filogenia dos três Domínios da Vida 10/18/2011 2 ADULTOAlgas ‐ ChlorófitasAlgas ‐ Carófitas OOGAMIA esporos mitose ADULTO (n) ESPERMA (n)OVO (n) HAPLÔNTICO ISOgâmico HAPLÔNTICO OOgâmico Ulva sp.Chara sp. arquegônio anterídeo ZIGOTO (2n) meiose fertilização 10/18/2011 3 Apomorfias das plantas terrestres GAMETÓFITO (n) 1. Esporófito/embrião (alternância de gerações) (n) HAPLODIPLÔNTICO (ALTERNÂNCIA DE GERAÇÕES) meiose mitose Arquegônio (n) Anterídio (n) Ovo (n) esperma (n)Esporângio Esporócito (2n) Esporos (n) Perdido por redução ou modificação em Angiospermas e algumas Gnetales Espermas não flagelados em C íf G t l Embrião (2n) ESPORÓFITO (2n) GERAÇÕES) mitose mitose (n) (n) fertilização zigoto (2n) p g (2n) Coníferas, Gnetales e Angiospermas 10/18/2011 4 2.Cutícula 3.Parênquima Charales ? 4. Anterídeo 5.Arquegônio anterídio Marchantia Marchantia ovo pescoço 10/18/2011 5 4. e 5. são características compartilhadas com algas verdes: anterídio oogônia anterídiooogônia Nitella sp. Chara sp os ) ex . s, ci ca s) C EN O ZÓ IC O Embriófitas Plantas com flores B rió fit a s (e x. m u sg o m ta s v a sc u la re s s em se m en te s ( e m b a ia s) G im no sp er m a s ( ex . c on ífe ra s lh õe s d e a no s a tr á s M ES O ZÓ IC O Origem das plantas Primeiras plantas vasculares Primeiras plantas com sementes P la m sa m a m M i P A LE O ZÓ IC O ALGAS ANCESTRAIS 10/18/2011 6 As briófitas são plantas de transição do ambiente aquático para o terrestre Reconstrução da paisagem no início do Devoniano 10/18/2011 7 Algas Briófitas Plantas terrestres Diferenciação da estrutura básica Rizóides – raízes Caulídios – caules Filídios-folhas ALGAS VERDES (Divisão Chlorophyta), mais especificamente uma carófita ou alga carofícea (classe Charophyceae) Chara Coleochaete O termo Briófitas engloba as três linhagens monofiléticas das Hepáticas, Antóceras e Musgos; mas briófitas não é um grupo formalmente aceito. Por que?Por que? 10/18/2011 8 ‐Tradicionalmente três divisões ou filos: Hepatophyta = hepáticas (6.000 espécies) Anthocerotophyta = antóceros (100 espécies) Bryophyta = musgos (9.500 espécies)Bryophyta musgos (9.500 espécies) hepáticas antóceros hepáticas musgos Características compartilhadas entre Carófitas e Briófitas – Plantas terrestres 1. Divisão celular: ruptura do envoltório nuclear na mitose; presença de fragmoplasto durante a citocinese 2. Reprodução sexual oogâmica (oosfera não flagelada fecundada por anterozóide flagelado) 3. Cloroplastos com grana desenvolvidos; tem como pigmentos clorofilas a e b, luteína e beta-caroteno 4 Produto da fotossíntese é o amido armazenado dentro do cloroplasto; presença de fragmoplasto durante a citocinese 4. Produto da fotossíntese é o amido, armazenado dentro do cloroplasto; 5. Parede celular com celulose e pectina; 6. Zigotos recobertos por esporopolenina 10/18/2011 9 Características que diferem entre Carófitas e Briófitas – Plantas terrestres 1) As briófitas/plantas terrestres retêm o zigoto e o embrião multicelular em desenvolvimento (ou esporófito jovem) dentro do arquegônio. 2)Presença de um esporófito multicelular diplóide  mais meioses  mais esporos produzidos após fecundação nas briófitas/plantas terrestres 3) Esporângios multicelulares nas briófitas/plantas terrestres, que consistem na camada de células estéreis e no tecido interno produtor de esporos (tecido esporógeno)esporógeno) 4) Esporos/grãos de pólen com paredes contendo esporopolenina nas briófitas/plantas terrestres Tradicional topologia do cladograma de Embriófitas, baseada na morfologia Embriófitas – plantas terrestres át ic as óc er as us go s Traqueófitas Poliesporangiófitas H ep A nt M Traqueófitas (plantas vasculares) hidróides Pseudo‐elatério no esporângio leptóides perina na parede do esporo Esporófito ramificado com múltiplos esporângios corpos de óleo Elatérios no esporângio Gametófito folhoso (em alguns) Esporófito com crescimento intercalar Columela no esporângio Gametófito folhoso extintas Esporófito/embrião (alternância de gerações) cutícula parênquima anterídio arquegônio hidróides Eixo esporofítico aéreo estômatosApomorfias das plantas terrestres 10/18/2011 10 Topologia do cladograma de Embriófitas, baseada em estudos moleculares Embriófitas – plantas terrestres ep át ic as tó ce ra s us go s Poliesporangiófitas Traqueófitas H e A nt M q (plantas vasculares) Esporófito ramificado com múltiplos esporângios estômatos Estômatos (em alguns) Estômatos (em alguns) Pseudo‐elatério no esporângio Esporófito com i t Columela no esporângio corpos de óleo Elatérios no esporângio Gametófito folhoso (em alguns) Eixo esporofítico aéreo leptóides hidróides perina na parede do esporo Gametófito folhoso extintas crescimento intercalar Esporófito/embrião (alternância de gerações) cutícula parênquima anterídio arquegônio Características gerais das briófitas - São organismos eucarióticos, pluricelulares (apenas gametas são unicelulares); - Celulose na parede celular; pigmentos: clorofilas a e b;p p g -Plantas de tamanho reduzido; -Não apresentam tecidos condutores de água e nutrientes; utilizam a água e íons inorgânicos disponíveis no solo através dos tecidos do gametófito *Musgos: alguns com tecidos especializados (hidroma e leptoma) não lignificadoslignificados *Podem abrigar fungos e cianobactérias simbiontes que ajudam na aquisição de nutrientes 10/18/2011 11 -Gametófito: responsável pelas funções tróficas e vegetativas das briófitas - é ramificado, de morfologia variada, fotossintetizante e independente; - formado por rizóides, caulídios e filídios* Gametófitos mais simples -são prostrados, com pouca variação morfológica externa, talóides, sem diferenciação em filídios e caulídios, mas geralmente possuem rizóides -chamados de gametófitos talosos Gametófitos mais derivados -são eretos, diferenciados em rizóides, filídios e caulídios, de morfologia externa variável -chamados de gametófitos folhosos -ocorrem em parte das hepáticas e d g -ocorrem em parte das hepáticas e em todos os antóceros em todos os musgos Relações filogenéticas entre as briófitas (adaptado de Quandt & Stech 2003) 10/18/2011 12 Hepatophyta = hepáticas 1) Corpos de óleo Duas apomorfias: São higroscópicos (mudam a forma e se movem em resposta a mudanças na umidade 2) elatérios, células alongadas e não esporogêneas com parede em espiral dentro do esporângio umidade Função: dispersão dos esporos (quando o esporângio seca, os elatérios torcem a cápsula e conduzem os esporos com eles) talosas folhosas Rizóides unicelulares Vários cloroplastos Corpos de óleo 10/18/2011 13 2 linhas de folhas dorsais 1 linha de folhas ventrais Bazania trilobata, uma hepática folhosa Vista dorsal Vista ventral Omphalanthus filiformis Reprodução vegetativa por gemas nos conceptáculos Reprodução vegetativapor gemas na margem dos conceptáculos filóides arquegonióforo esporos elatério 10/18/2011 14 Reprodução sexuada anteridióforo arquegonióforo Reprodução assexuada talo rizóidesporos Jensenia spinosa Poros para trocas gasosas e não estômatos p rizóidesDumortiera hirsuta Ciclo de vida de uma hepática 10/18/2011 15 Anthocerotophyta = antóceros •Ausência de poros •Presença de estômatos em algumas espécies células- guarda cloroplastos abertura abertofechado 10/18/2011 16 Todas as antóceros apresentam relações simbióticas com cianobactérias, as quais vivem dentro de cavidades no talo das antóceras. Estas relações também ocorrem em hepáticas, mas não em musgos. E ófi l dEsporófito alongado, cilíndrico e fotossintetizante esporo columela Pseudo- elatérios Meristema intercalar do esporófito circundado por tecido do gametófito elatérios Dendroceros crispus 1 cloroplasto por célula Megaceros vicentianus Rizóides unicelulares 10/18/2011 17 •Presença de estômato em alguns; •Gametófitos sempre folhosos costa: Bryophyta = musgos região condutiva Cicatriz dos outros 3 esporos resultantes da meiose Gametófito (n) musgos acrocárpicos : geralmente têm gametófito ereto , simples , que crescem em tufos e produzem esporófitos no ápice do caulídio ou ramo principal musgos pleurocárpicos : geralmente têm gametófito prostrado , livremente ramificados , que crescem emaranhados e produzem esporófitos lateralmente ao ramo principal 10/18/2011 18 Estruturas esporofíticas especializadas caliptra opérculo peristômio esporos São higroscópicos Dente do peristômio opérculo Cápsula madura (esporângio) Esporo germinando protonemaopérculo Peristômio caliptra Rizóides pluricelulares 10/18/2011 19 Hidróides Células mortas quando adultas (semelhantes aos elementos traqueais). O tecido é hadroma. Porém, não Leptóides: conjunto de células que envolvem o cordão de hidróides (leptoma) e que conduzem alimento O tecido é hadroma. Porém, não tem lignina. Semelhantes a elementos crivados: na maturidade, possuem paredes transversais inclinadas com pequenos poros e protoplastos vivos e núcleos degenerados. Alternância de gerações heteromórficas geração CONSPÍCUA geração INCONSPÍCUA O esporófito depende nutricionalmente do gametófito 10/18/2011 20 Sphagnopsida COLORAÇÃO VARIÁVEL Sphagnum Gametófito A: população clonal B. Folíolo central C. Células clorofiladas, células hialina, poros. 10/18/2011 21 Células do filídio l i t hialocistos Sem nervura hialocistos clorocistos clorocistos clorocistos hialocistos A produção de taninos conferem à estas plantas propriedades anticépticas Esporófito - Cápsula esférica, com opérculo, sem peristômio Sphagnum - Seta curta - Pseudopódio - funciona como seta cápsulas pseudopódio Opérculo (deiscência explosiva) 10/18/2011 22 •As áreas de turfeiras domina por Sphagnum ocupam 1% da superfície terrestre; •São importantes no ciclo do carbono; por estocarem cerca de 400 bilhões de toneladas de CO2; •A turfa seca é queimada nas indústrias e lares Andreaeopsida – musgos de granito C b h t i óid 2 d dCresce sobre rochas: protonema e rizóides com 2 camadas de células. Cápsulas diminutas, com abertura através de 4 linhas verticais de células mais frágeis. Quando rompem, a cápsula permanece intacta. 10/18/2011 23 Polytrichopsida Lamelas Gametângios Anterídios em “coroas” 10/18/2011 24 Esporófito Caliptra fibrosa “Hair cap mosses” Cápsula angulosa Bryopsida – musgos verdadeiros 10/18/2011 25 10/18/2011 26 Esporófito - Opérculo - PeristômioPeristômio - Caliptra 10/18/2011 27 Diversidade de cápsulas e de opérculos Bryopsida 10/18/2011 28 Caracterização das briófitas de acordo com o substrato saxícolas ou rupícolas terrícolas epífilascorticícolas epífitas 10/18/2011 29 Não há espécies marinhas P aquáticas Poucas espécies vivem associadas às rochas marinhas epíxilas Briófitas também são encontradas em ambientes inóspitos Ártico Antártico 10/18/2011 30 Importância ecológica de briófitas Plantas i ipioneiras Facilitadoras da germinação de sementes de outras plantas 10/18/2011 31 Balanço hídrico de florestas troncos em decomposição Estabilidade do substrato troncos em decomposição 10/18/2011 32 Habitat para micro-invertebrados e protozoários rotíferos troncos em decomposição nematóides tardígrados Colêmbolos troncos em decomposição 10/18/2011 33 Ácaros Pequenas aranhas tatuzinhos gongolos formigas lesmas 10/18/2011 34 Habitat para vertebrados Pseudophryne pengilleyi Ninhos de pássaros troncos em decomposição 10/18/2011 35 Indicadores de poluição Características que os torna úteis em estudos de monitoramento ambiental: •Ausência de sistema condutor •Elevada longevidade •Atividade contínua durante o ano todo Poluentes estudados: dióxido de enxofre, ozono, dioxinas, metais pesados (chumbo, cobre, níquel, crômio e cádmio) Acumulação de chumbo (Pb) em Sphagnum 10/18/2011 36 Correlação entre o Pb acumulado em Sphagnum e o número de espécies e densidade de amebas Análise nas briófitas: Cr e Fe – acúmulo na área rural Cr, Fe, Zn, Cu, Al, Pb – acúmulo no sítio urbano Fe, Cr, Pb, Al, Sr, Cu, Zn – acúmulo no sítio industrial Pseudoscleropodium purum Biomassa de: microalga, bactéria, rotíferos, amebas, cianobactérias, fungos, ciliados 10/18/2011 37 Importância econômica Porcentagem de flavonóides isolados em ordens de briófitas: Markham (1990) 10/18/2011 38 Ptilidium pulcherrimum chloroplast, complete genome DNA; circular; Length: 119,007 nt Organelle: plastid Created: 2011/04/27 Genomas de briófitas Pleurozia purpurea mitochondrion, complete genome DNA; circular; Length: 168,526 nt Organelle: mitochondrion Created: 2009/10/28 Aneura mirabilis chloroplast complete zoofagia Aneura mirabilis chloroplast, complete genome DNA; circular; Length: 108,007 nt Organelle: plastid Created: 2008/02/28 parasitaParasita uma associação ectomicorrízica entre um basidiomiceto e uma árvore Marchantia polymorpha chloroplast, complete genome DNA; circular; Length: 121,024 nt Organelle: plastid Created: 1986/11/18 Marchantia polymorpha mitochondrion, complete genome DNA; circular; Length: 186,609 nt Organelle: mitochondrion Created: 1993/08/04 Syntrichia ruralis chloroplast, complete genome DNA; circular; Length: 122,630 nt Organelle: plastid Created: 2009/02/20 10/18/2011 39 Physcomitrella patens subsp. patens, whole genome shotgun sequencing project DNA; Length: 453,929,394 nt Created: 2007/12/20 Physcomitrella patens mitochondrion, y p complete genome DNA; circular; Length: 105,340 nt Organelle: mitochondrion Created: 2006/04/07 Physcomitrella patens subsp. patens chloroplast, complete genome DNA i l L th 122 890 tDNA; circular; Length: 122,890 nt Organelle: plastid Created: 2003/09/08 Physcomitrella patens : estudos genéticos de mutantes para o desenvolvimento do gametófito 10/18/2011 40 Obrigada pela atenção!
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