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GIMNOSPERMAS - PARTE I- BT 281/282 AULA 10 Pryer et al. (2001); Smith et al. (2006) LYCOPHYTA SPERMATOPHYTA MONILOPHYTA EUPHYLLOPHYTA megáfilos Linhagens atuais: Gimnospermas e Angiospermas Linhagens extintas: Progimnospermas, Pteridospermas, Glossopteridales, etc ESPERMATÓFITAS Sinapomorfias: * presença de semente * sistema vascular secundário A expansão das gimnospermas A expansão das gimnospermas Pteridófitas - Tipos de estelo Protostelos Haplostelo Actinostelo Plectostelo Floema Xilema Dictiostelo Sifonostelos ectoflóico, com lacunas foliares anfiflóico, com lacunas foliares Solenestelo lacuna Feixes vasculares Eustelo Crescimento primário Crescimento secundário Espermatófitas - Tipos de estelo Caule Xilema secundário câmbio vascular Caule - Câmbio vascular câmbio vascular Xilema secundário Floema secundário Xilema Pinus pontoações areoladas Vista lateral Vista frontal SEMENTES – ESTRUTURA E EVOLUÇÃO 1. Proteção do embrião 2. Provimento de energia ao embrião em formação - megagametófito ou endosperma 3. Mecanismos de dormência germinação sob condições favoráveis 4. Unidade de dispersão agentes internos agentes externos: vento, água, animais germinação em sítios distantes da planta-mãe VANTAGENS EVOLUTIVAS DA SEMENTE *estágio maduro de um óvulo, contendo embrião ESTRUTURA DA SEMENTE tegumento Micrópila escama ovulífera Megasporângio megagametófito arquegônio *megasporângio (2n) revestido por 1 ou 2 tegumentos (2n), contendo megásporo (n) ou megagametófito (n) Quando se deu a origem do óvulo e da semente? Quais as etapas evolutivas neste processo? ESTRUTURA DO ÓVULO - Fósseis mais antigos no Devoniano (365 m.a.) - Provável origem em linhagens extintas de Espermatófitas * Progimnospermas QUANDO SURGIU A SEMENTE? QUANDO SURGIU A SEMENTE? 1. Heterosporia: Produção de micrósporos e megásporos, que darão origem aos microgametófitos e megagametófitos ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE 1. Heterosporia 2. Redução no número de megásporos ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE 1. Heterosporia 2. Redução no número de megásporos 3. Retenção do megásporo no megaesporângio ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE 1. Heterosporia 2. Redução no número de megásporos 3. Retenção do megásporo no megaesporângio 4. Endosporia: Desenvolvimento do gametófito no interior da parede original do esporo ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE 1. Heterosporia 2. Redução no número de megásporos 3. Retenção do megásporo no megaesporângio 4. Endosporia 5. Surgimento de tegumento revestindo o óvulo ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE Fósseis conhecidos Evolução hipotética do tegumento HETEROSPORIA ENDOSPORIA TEGUMENTO - Óvulos nus - 1 tegumento - Gotícula de polinização - Óvulos em carpelos - 2 tegumentos - Polinização no estigma ESTÁGIOS NA EVOLUÇÃO DA SEMENTE GIMNOSPERMAS ANGIOSPERMAS - 15 famílias, 80 gêneros e 820 espécies - Grupo monofilético com 4 linhagens atuais: Cycadophyta Ginkgophyta Coniferophyta Gnetophyta - Distribuição cosmopolita - Componente importante nas florestas temperadas - Contém os organismos vegetais mais altos (Sequoia sempervirens) e longevos (Pinus longaeva) GIMNOSPERMAS Cycadophyta Ginkgophyta Gnetophyta Coniferophyta Adaptado de Qiu et al. 2007 Óvulos e sementes expostos Escama ovulífera ponto de união ao eixo do estróbilo eixo do cone escama bracteal óvulo escama ovulífera Estróbilo feminino cicatriz da ala da semente semente SINAPOMORFIA Metasequoia glyptostroboides (Coniferophyta) Podocarpus falcatus (Coniferophyta) Ephedra viridis (Gnetophyta) Gnetum gnemon (Gnetophyta) CARACTERÍSTICAS VEGETATIVAS Hábito arbóreo, raro arbustivo ou lianescente Agathis robusta (Coniferophyta) Pinus wallitchiana (Coniferophyta) Ginkgo biloba (Ginkgophyta) Weltwischia mirabilis (Gnetophyta) Cycas rumphii (Cycadophyta) Ephedra sp. (Gnetopohyta) CARACTERÍSTICAS VEGETATIVAS Folhas aciculares, lineares, flabeliformes, elípticas , pinadas ou reduzidas Pinus pontoações areoladas CARACTERÍSTICAS VEGETATIVAS Elementos do xilema - traqueídes Elementos de vaso em Gnetophyta * não-homólogos com os de angiospermas Pinus silvestris (Coniferophyta) Cycas revoluta (Cycadophyta) ♂ ♀ CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS Plantas monóicas ou dióicas Desaparecimento do anterídeo – grão de pólen CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS Poli-embrionia (várias oosferas por óvulo) CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS Cycadophyta Coniferophyta Gametófito feminino reduzido, com arquegônios * endosperma primário (n) CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS -Ciclo de vida diplobionte heteromórfico - * esporófito dominante, multiesporangiado * gametófito reduzido microgametófito – grão de pólen imaturo megagametófito – multicelular, com arquegônios - Polinização pelo vento, raro por animais GIMNOSPERMAS - REPRODUÇÃO Pinus silvestris (Coniferophyta) ESTRUTURAS REPRODUTIVAS MASCULINAS - ESTRÓBILOS Ephedra (Gnetophyta) Agathis sp. (Coniferophyta) Ginkgo biloba (Ginkgophyta) Cycas sp. (Cycadophyta) Zamia sp. (Cycadophyta) ESTRUTURAS REPRODUTIVAS MASCULINAS - ESTRÓBILOS * estrobilares ou não * sistema de escamas em Coniferophyta ESTRUTURAS REPRODUTIVAS FEMININAS * estrobilares ou não * sistema de escamas em Coniferophyta Cycas sp. (Cycadophyta) ESTRUTURAS REPRODUTIVAS FEMININAS Pinus sp. (Coniferophyta) Ginkgo biloba (Ginkgophyta) Weltwischia mirabilis (Gnetophyta) Cycadophyta - Ginkgophyta Coniferophyta - Gnetophyta Presença de Anterozóide Sifonogamia ESTRUTURA DO MICROGAMETÓFITO câmara arquegonial câmara polínica - Tubo polínico haustorial, não alcança o arquegônio - Anterozóides locomovem-se até a câmara arquegonial CYCADOPHYTA - GINKGOPHYTA GNETOPHYTA - CONIFEROPHYTA - Tubo polínico alcança o arquegônio - Núcleos espermáticos sem motilidade Pinus (Pinales) Ginkgo (Ginkgoales) Gnetum (Gnetales) Zamia (Cycadales) arquegônio ESTRUTURA DO MEGAGAMETÓFITO Núcleo espermático / anterozóide (n) + oosfera (n) → Zigoto (2n) Fecundação dupla em Gnetophyta * formação de 2 embriões * não-homóloga com fecundação dupla de angiospermas FECUNDAÇÃO SIMPLES CICLO DE VIDA DE GIMNOSPERMAS A) Esporófito maduro. B) Estróbilos masculinos. C) Microsporângio. D) Grão-de-pólen. E) Estróbilo feminino. F) Escama ovulífera. G) Megagametófito maduro. H) Microgametófito maduro. I) Embrião. J) Semente madura. K) Plântula. Pinus (Coniferophyta) A B C D E F G I H J K meiose meiose célula-mãe-de- megásporo pólen megásporos embrião embrião gametófito feminino (endosperma primário) Cycadophyta Cycadaceae Cycas/ ca. 20 spp. Megastróbilos ausentes (megasporóflilos agrupados no ápice dos ramos, 2-8 óvulos na margem) Zamia Zamiaceae 9/ 111 spp. BRASIL: Zamia (4 spp.) -Megastróbilos presentes, com numerosos megasporófilos peltados,cada um portando apenas 2 óvulos Cycadophyta - Feixes vasculares no pecíolo em forma de ômega - Canais de mucilagem e cicasinas - Raízes coralóides - Catáfilos - Crescimento lento - Tubo polínico haustorial e anterozóides - Sementes com envoltório carnoso - Não ocorre sifonogamia - Entomófilas (coleópteros) - Dispersão por animais ( ex. aves, morcegos, gambás) Cycas - raízes coraliformes Associação com cianobactérias Cycadaceae - reprodução - estróbilo masc. Cycadaceae – microsporófilo com microsporângios Zamiaceae – estróbilos femininos Dioon edule Encephalartos lehmanii Cycadaceae - megasporófilos Cycas circinnalis Cycadaceae - megasporófilos Cycas revoluta Cycadophyta - megasporófilos Megastróbilo: Encephalartos villosus Cycadaceae - megasporófilos Cycadophyta A-Cycas revoluta B-Cycas circinalis Cycas - megasporófilo micrópilo Cycas - óvulo micrópila câmara polínica gametófito feminino nucelo Tegumento (3 camadas) Cycadophyta - óvulo câmara arquegonial câmara polínica nucelo arquegônio tegumento Anterozóides Seiichiro Ikeno - 1896 (1866- 1943) Zamia Ceratozamia sp. Zamiaceae- sementes Ginkgophyta Relictos apenas na China Uso farmacológico Uso na culinária Ginkgophyta • Plantas dióicas • Árvores de até 30m, copa assimétrica • Canais de resina ausentes Ginkgo - Ginkgophyta Ginkgophyta • Microstróbilos axilares, agrupados 3-6, com numerosos microsporângios pêndulos • Óvulos 2-4, no ápice de um longo pedúnculo • Tubo polínico haustorial e anterozóides • Sementes com envoltório carnoso • Polinização pelo vento • Dispersão por animais ? Ginkgo estróbilos masculinos Ginkgo estróbilos masculinos foto: V. Bittrich Ginkgo estróbilo masculino foto: V. Bittrich Ginkgo - ovulos Ginkgo - óvulos Ginkgo - sementes
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