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Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Ciências Biológicas Disciplina de Fisiologia Vegetal Crescimento e desenvolvimento vegetal Profa. Drª Marilza Neves do Nascimento marilzaagro@hotmail.com Acúmulo de Matéria Seca em Função da Idade da Planta PADRÕES DE CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO Etapas: •divisão celular: no qual uma célula madura se divide em duas células filhas que, em muitos casos, são diferentes uma da outra. •expansão celular: no qual uma ou ambas células filhas aumentam de volume. •diferenciação celular: no qual a célula tendo alcançado o seu volume final, torna-se especializada para executar uma determinada função. As diferentes maneiras pelas quais as células se dividem, crescem e se especializam, produzem as diferentes espécies vegetais e os diferentes tipos de tecidos e órgãos na planta. Ciclo Celular Locais de Crescimento na Planta O crescimento das plantas é concentrado em regiões de divisão celular conhecidas como MERISTEMAS. Praticamente, todas as divisões nucleares (mitoses) e todas as divisões celulares (citocineses) ocorrem nas regiões meristemáticas. Após a divisão celular algumas células permanecem como células meristemáticas e outras se expandem (zona de alongamento) e produzem o crescimento do órgão •Meristemas Apicais – Encontrados nos ápices e ramificações (meristemas axilares e das raízes laterais) de caules e raízes – PRODUZEM O CRESCIMENTO EM EXTENSÃO. • Meristemas Intercalares – Encontrados entre tecidos maduros ou diferenciados (por exemplo, acima do nó no colmo e na base da folha de milho) – PRODUZEM O CRESCIMENTO EM EXTENSÃO. • Meristemas Laterais – Situados paralelamente ao eixo do órgão em que se encontram – PRODUZEM O CRESCIMENTO EM DIÂMETRO. Cinética do crescimento vegetal • A fase vegetativa do crescimento se inicia com a embriogênese Marilyn et al. (1993) • A embriogênese estabelece o corpo básico da planta e forma os meristemas que irão originar órgãos adicionais quando adulta Cinética do crescimento vegetal Cinética do crescimento vegetal • Diferentemente dos animais, o desenvolvimento das plantas é um processo contínuo • Porque??? Cinética do crescimento vegetal • O meristema vegetativo das plantas é muito repetitivo: produz a mesma estrutura várias vezes e sua atividade continua indefinidamente (cresc. indeterminado) Cinética do crescimento vegetal • Perenes: vegetam durante dezenas de anos • Anuais: cessam o desenvolvimento vegetativo com a iniciação do florescimento • Bianuais: Vegetam no 1° ano e florescem no 2° Bambusa spp 12 anos Aspidosperma polyneuron Peroba rosa 25 anos Sequoia gigantea 70 anos Pinus sylvestris 5 a 10 Larix decidua 10 a 15 Pseudotsuga taxifolia 15 a 20 Picea abies 20 a 25 Betula pubescens 5 a 10 Fraximus excelsior 15 a 20 Acer pseudoplantamus 15 a 20 Quercus robur 25 a 30 Fagus sylvatica 30 a 40 Duração do periodo juvenil A juvenilidade varia de acordo com a espécie CONTROLE DO CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO Extracelulares – Fatores ambientaisExtracelulares – Fatores ambientais Intracelular – Mudanças na expressão gênica Intercelular – Hormônios Reprodução assexuada Propagação de plantas PROPAGAÇÃO SEXUADA – Uso de sementes PROPAGAÇÃO ASSEXUADA – Uso de estruturas vegetativas A preferência pela reprodução sexuada ou assexuada é dada conforme: – A facilidade de germinação da semente; – O número de plantas que podem ser reproduzidas pelo método de propagação; – A importância da preservação dos caracteres agronômicos das plantas matrizes. Propagação sexuada Uso de sementes É o processo onde ocorre a fusão dos gametas masculinos e femininos para formar a célula, denominada zigoto, no interior do ovário, após a polinização. DESVANTAGENS da propagação sexuada Segregação genética nas plantas heterozigóticas, que provoca dissociação de caracteres levando a uma heterogeneidade. As plantas apresentam juvenilidade (longo período para iniciar a produção); VANTAGENS da propagação sexuada Sistema radicular mais vigoroso e profundo; Maior longevidade; Desenvolvimento mais vigoroso; Produção de novas variedades. Propagação assexuada Uso de estruturas vegetativas É o processo de multiplicação que ocorre por mecanismos de divisão e diferenciação celular, por meio da regeneração de partes da planta mãe. Baseia-se em dois princípios: TOTIPOTENCIALIDADE – As células da planta contém toda a informação genética necessária para a perpetuação da espécie. REGENERAÇÃO DE CÉLULAS (diferenciação) – As células somáticas e os tecidos apresentam a capacidade de regeneração de órgãos adventícios, ou seja, é a capacidade de células maduras retornarem as condições meristemáticas e desenvolver um novo ponto de crescimento. PROPAGAÇÃO ASSEXUADA OU VEGETATIVA A propagação vegetativa consiste no uso de órgãos da planta: – Estacas da parte aérea ou da raiz; – Gemas ou outras estruturas especializadas; – Meristemas; – Ápices caulinares; – Calos; – Embriões. Vantagens da propagação assexuada Principais razões para se utilizar a propagação vegetativa – Fixação de genótipos superiores – Única forma de propagação de algumas espécies – Produção de populações uniformes Principais razões para se utilizar a propagação vegetativa – Facilidade de propagação – Diminuição do tempo para florescimento – Possibilidade de incluir mais de um genótipo em uma só plantas (enxertia): Desvantagens da propagação assexuada Transmissão de doenças (viroses e fitoplasmas; Contaminação do material utilizado através das ferramentas utilizadas; Uso prolongado da planta matriz aumenta o risco de propagação de doenças Métodos convencionais de propagação assexuada Estaquia Mergulhia Alporquia Enxertia Estaquia É um dos processos mais importantes na propagação vegetativa; ESTACA – refere-se a qualquer parte destacada da planta capaz de regenerar as partes que faltam; Estaquia Estaquia A iniciação de raízes depende de: – Auxinas – Açúcares – Substâncias nitrogenadas Mergulhia Método de propagação vegetativa que consiste no enraizamento de um ramo ligado a planta mãe. Este ramo é destacado da planta mãe somente após o enraizamento. Mergulhia MERGULHIA DE SOLO Quando os ramos são flexíveis e de fácil manejo; O ramo é curvado e conduzido ao solo para enraizar. Mergulhia O ramo a ser enraizado é dirigido no sentido do solo e aí enterrado. A parte terminal do ramo é mantida fora do solo e em posição vertical, usando um tutor para fixar. MERGULHIA DE ALTO OU ALPORQUIA O substrato é levado até o ramo. Quando o ramo não consegue ser dirigido até o solo, transporta-se o solo até ele. Alporquia Enxertia Consiste em: justapor um ramo ou um fragmento com uma ou mais gemas sobre outro vegetal, de modo que passem a constituir um único individuo BASE DA ENXERTIA Consiste na íntima associação dos tecidos cambiais de modo a formarem uma conexão contínua; Na enxertia não há troca de células, cada tecido continua a fabricar as suas próprias células. Fazem parte do novo indivíduo CAVALO OU PORTA ENXERTO – Sistema radicular; – Sustentação CAVALEIRO OU ENXERTO – Parte aérea; – Produção ENXERTIA - borbulhia ENXERTIA - garfagem ENXERTIA - encostia Propagação assexuada in vitro CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS O que é? Técnica de cultivo de plantasa partir de células, tecidos, órgãos, embriões, ou de fragmentos de tecido vivo que são manipulados e mantidos em ambiente estéril e em meio nutritivo. Em que se baseia? Totipotência - As células da planta contém toda a informação genética necessária para a perpetuação da espécie. MICROPROPAGAÇÃO O cultivo de pequenas partes vegetais em meio nutritivo sob condições assépticas e em ambiente controlado Vantagens – Pequeno espaço físico, multiplicação em larga escala, condições assépticas, produção durante todo ano. Desvantagens – Custo alto, mão-de-obra especializada Multiplicação em larga escala George, 2008. Principais aplicações Interesses industriais – Metabólitos secundários, Fármacos Reprodução sexuada REPRODUÇÃO SEXUADA – Meiose – Variabilidade FORMAÇÃO DA SEMENTE Florescimento Transição da fase vegetativa para reprodutiva – Percepção – traduzir fisiologicamente – Depende de fatores (idade, fotossimilados,...) – Quantidade térmica, luz, temperatura,.... Indução floral: alteração fisiológica provocada por estímulos externos (precisa muita energia) Flores Conceito: – São órgãos das espermatófitas relacionadas com a reprodução – Representa o término do ciclo de vida nas plantas anuais ou bianuais e nas perenes o final de mais um ciclo FLORAÇÃO: Fases do Desenvolvimento Vegetal Mudança de fase: 1. Fase juvenil (não competente) 2. Fase adulta vegetativa 3. Fase adulta reprodutiva Alterações morfológicas MERISTEMA APICAL DO CAULE (FLORAÇÃO) Profundas modificações morfológicas → relacionadas c/ interrupção do crescimento indeterminado. FLORAÇÃO: Fases do Desenvolvimento Vegetal Formação do grão de pólen Pólen possui parede celular dupla (exina e intina) Proteínas, lipídios, aa livres, vitaminas Contém célula: vegetativa e reprodutiva Polinização Autopolinização: mesma flor ou mesma planta Polinização cruzada: de uma planta para outra Pode interferir na polinização Antese: masculina e feminina Auto-incompatibilidade por: – Heterostilia (orgãos florais com diferentes tamanhos) – Dicogamia (recombinação de híbridos) Protoginia (órgãos femininos maduros) Protandria (órgãos masculinos maduros) POLINIZAÇÃO Transferência do pólen do local onde foi formado para uma superfície receptora Fecundação e a formação da semente e fruto POLINIZAÇÃO Transferência do pólen do local onde foi formado para uma superfície receptora Processos de polinização: – Abiótica: vento e água – Biótica: animais Tipos de polinização: – 1) Autopolinização - autogamia – 2) Polinização cruzada - alogamia
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