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MERISTEMAS 1 – Definir meristema; 2- Saber as características das células meristemáticas; 3- Conhecer a classificação dos meristemas quanto a posição (apicais, laterais e intercalares) e natureza das células (primário e secundário); 4- Identificar os tecidos meristemáticos que darão origem a epiderme, parênquima, colênquima, esclerênquima, xilema, floema; 5- Compreender a totipotência em células vegetais e sua importância para o cultivo in vitro; Após esta aula você deverá ser capaz de: Meristema do grego meristos = dividir Após a fecundação a célula ovo ou zigoto divide-se várias vezes para formar o embrião. No início, todas as células do corpo embrionário se dividem, mas com o crescimento e desenvolvimento do vegetal, as divisões celulares vão ficando restritas à determinadas regiões do corpo do vegetal. No vegetal adulto, algumas células permanecem embrionárias, isto é, conservam sua capacidade de divisão e multiplicação e a estes tecidos que permanecem embrionários, damos o nome de meristemas. O que são Meristemas? Populações de células indiferenciadas responsáveis pelo CRESCIMENTO e DESENVOLVIMENTO das plantas, mediante formação contínua e repetitiva de novas estruturas e órgãos. Tecido de caráter embrionário existente na planta madura, composto de células não diferenciadas que retém indefinidamente sua capacidade de divisão. Meristema A partir do meristema ocorre o crescimento da planta e novas células são continuamente formadas ao corpo vegetal. a) Células unidas sem espaços intercelulares b) Parede celular delgada c) Citoplasma abundante (denso) d) Núcleo grande e) Células em constante divisão f) Intensa atividade celular Características dos tecidos meristemáticos: Características Citológicas células pequenas e isodiamétricas parede celular delgada ribossomos abundantes retículo endoplasmático ( liso e rugoso) raros mitocôndrias pouco diferenciadas presença de proplastídios núcleo volumoso e citoplasma denso grande capacidade de divisão celular Grande capacidade de divisão celular Classificação dos Meristemas Posição Natureza das células Apicais Laterais Intercalares Primários Secundários São formados por células embrionárias que estão relacionadas com o crescimento, mantendo sempre suas características embrionárias. São responsáveis pelo crescimento longitudinal da planta. Ex.: Ápice da raiz, caule e primórdios foliares. Meristemas primários => crescimento longitudinal da planta Meristemas Primários: Meristemas Apicais Meristemas Apicais Ápice caulinar Ápice radicular Meristemas Laterais MERISTEMAS RESPONSÁVEIS PELO CRESCIMENTO EM ESPESSURA: DAS GIMNOSPERMAS E EUDICOTILEDÔNEAS Câmbio Vascular Felogênio Xilema e Floema secundários Periderme Originam-se por diferenciação celular, isto é, são formados por células embrionárias que se diferenciaram e se tornaram integrantes de algum sistema de tecidos adultos e que depois entraram novamente em atividade de divisão celular. São responsáveis pelo crescimento em espessura. Ex.: Felogênio e Câmbio vascular . Meristemas Secundários: 1 – Epiderme em desintegração 2 – Súber (início de formação) 3 – Felogênio 4 – Colênquima 5 – Fibras (esclerênquima) 6 – Floema 7 – Região do câmbio vascular 8 – Xilema secundário 9 – Xilema primário 10 – Parênquima medular 11 – Cristais Meristemas primários => crescimento longitudinal da planta Meristemas secundários=> crescimento em espessura da planta Os Meristemas Apicais do Caule e da Raiz já são observados no embrião Meristema Apical Caulinar Cotilédone Hipocótilo Radícula Meristema Apical Radicular Protoderme Meristema Fundamental Procâmbio a) Apicais: Encontrado nas extremidades dos órgãos (caule, raiz), responsáveis pelo crescimento primário do vegetal. b) Laterais: Encontrado acompanhando a circunferência dos órgãos que apresentam crescimento secundário (caule do tipo tronco). c) Intercalares: Localizados nos nós e entre-nós na base das folhas de monocotiledôneas. Posição dos meristemas no corpo do vegetal: Quanto a posição no corpo da planta Meristema apical do caule: região de iniciação e organização primária do caule, onde ocorre o processo de crescimento produz primórdios foliares e primórdios de gemas ausência de estrutura protetora comumente circundado por folhas jovens – proteção localizado no pólo distal Meristema Apical do caule Alta atividade de divisão celular Células iniciais (divisão lenta) Origem da porção central caulinar Originam os primódios foliares Túnica A teoria mais aceita para explicar a organização do meristema apical do caule, nas angiospermas, é a denominada organização do tipo túnica–corpo Meristema sub-apical da raiz A coifa cobre este meristema e em alguns casos, é formada por um meristema independente chamado caliptrogênio. Devido à presença da coifa, pode-se fazer referência ao meristema radicular, como sub-apical e o caliptrogênio, como apical. Os tecidos meristemáticos primários, derivados do promeristema e que estão em diferenciação são a protoderme, o meristema fundamental e o procâmbio. A protoderme diferencia-se em epiderme, o meristema fundamental em córtex e o procâmbio em cilindro vascular. Meristemas Intercalares • região meristemática entre duas regiões mais diferenciadas • derivado do meristema apical, permanecendo cercado por células diferenciadas • localiza-se na base dos entrenós e folhas • Originam os ramos e crescimento em extensão do caule • menor grau de diferenciação celular • desaparecem posteriormente Meristemas intercalares Meristema Apical Extremidades do sistema caulinar Extremidades do sistema radicular Crescimento Primário Meristema Lateral Câmbio Vascular Câmbio da Casca Xilema secundário Floema Secundário Súber Crescimento secundário a)Células iniciais: Células que mantêm suas características meristemáticas e dão origem as células derivadas. b) Células derivadas: São formadas pela divisão das células iniciais, que posteriormente diferenciam-se para formação dos tecidos adultos vegetais. Células meristemáticas Meristema iniciais derivadas • Células iniciais são totipotentes Totus (Latin) = todo, totalidade, conjunto Capaz de originar qualquer tipo celular vegetal Capaz de originar uma planta adulta! • Células vegetais adultas também podem ser totipotentes Retorno às características meristemáticas (desdiferenciação) Rediferenciação em novo tipo celular Processo pelo qual as células sofrem mudanças progressivas (fisiológicas/morfológicas) tornando-se aptas a realizar funções diferenciadas e formar novos tecidos e órgãos. Diferenciação Meristemas Promeristema Protoderme Meristema Fundamental Procâmbio Epiderme Parênquima Colênquima Esclerênquima Xilema Floema Formado por células iniciais e derivadas a) Promeristemas: Formado por células iniciais e derivadas próximas. b) Protoderme: Camada de células periféricas que originarão a epiderme. c) Meristema fundamental: Camadade células situada abaixo da protoderme e originará o parênquima, o colênquima e o esclerênquima. d) Procâmbio: Conjunto de células que originarão os tecidos condutores (xilema e floema). Tecidos meristemáticos primários Tecidos meristemáticos secundários a) Câmbio Vascular: Tecido responsável pela formação do xilema e floema secundário. b) Felogênio: Tecido meristemático responsável pela formação da periderme. Propagação in Vitro Cultura de Tecidos ou Micropropagação A cultura de tecidos in vitro consiste, em cultivar segmentos de plantas, em tubos de ensaio contendo meio de cultura adequado. A partir desses segmentos que podem ser gemas, fragmentos de folhas ou raízes, ápices caulinares entre outros, podem ser obtidas centenas a milhares de plantas idênticas. Essas plantas são, posteriormente, retiradas dos tubos de ensaio, aclimatadas, e levadas ao campo, onde se desenvolvem normalmente. Metodologia Geral: 1. Planta matriz A planta matriz é aquela da qual serão retirados os segmentos de tecido ou órgão vegetal utilizado para iniciar a cultura in vitro. Os cuidados com a planta matriz devem assegurar o seu bom estado fisiológico (nutricional e hídrico) e fitossanitário 2. Seleção e coleta dos explantes A princípio, qualquer tecido é capaz de expressar a totipotencia, ou seja, a capacidade de formação de uma planta inteira, a partir de uma única célula. Geralmente para iniciar-se o cultivo in vitro são utilizados explantes de tecidos jovens com tamanhos que podem variar de 0,2 a 20mm ou mais. O tamanho do explante determina suas chances de sobrevivência e desenvolvimento. A assepsia durante a coleta é um ponto de grande importância, devendo-se usar instrumentos limpos ou mesmo esterilizados. 3. Desinfestação O processo de desinfestação pode começar com os pré- tratamentos aplicados na planta matriz, principalmente para combater microrganismos. É uma etapa essencial, na qual podem ser utilizadas diversas substâncias de ação germicida. Entre os mais utilizados estão o etanol, o hipoclorito de sódio e o de cálcio. Além desses, também são usados o cloreto de mercúrio, ácido clorídrico, peróxido de hidrogênio, entre outros. 4. Isolamento de explantes O isolamento dos explantes consiste na sua extração, propriamente dita e só deve ser feita em câmara de fluxo estéril, com flambagem de todos os instrumentos utilizados. A manipulação do explante deve ser rápida e precisa para evitar sua desidratação. Alguns explantes, como os meristemas, são muito pequenos para uma boa visualização dos mesmos, sendo necessária a utilização de uma lupa. 5. Meios de cultura Os explantes, após isolados, são inoculados em tubos de ensaio ou frascos contendo meio nutritivo, o meio de cultura. A formulação dos meios de cultura básicos são inúmeras, não existindo um meio padrão. A composição dos meios nutritivos deve abranger todos os minerais essenciais à nutrição vegetal. A consistência do meio de cultura pode ser ajustada com adição de agentes gelificantes como a ágar, fitagel, e outros. 6. Condições de incubação Refere-se as condições ambientais em que serão mantidos os explantes após sua inoculação no meio nutritivo. A temperatura nas salas de incubação ou crescimento, em geral, é mantida na faixa dos 25± 2oC. A maioria das culturas desenvolve-se bem na faixa de 20 a 27oC. Cultura de Tecidos ou Micropropagação Cultura de protoplastos Banana Fonte: Assani et al. (2006) Limpeza de vírus Principais culturas: Cana-de-açúcar, Mandioca, Morango, Batata, Plantas ornamentais Limpeza de vírus termoterapia + cultura do ápice meristemático ex: vírus do mosaico da cana-de açúcar cultura de meristema: explante 0,3 mm cultura ápice meristemático (1 – 2,5 cm) + termoterapia (45oC / 8 horas) • quimioterapia + cultura do ápice meristemático incorporação de antivirais no meio de cultura • Indexação: avaliação da presença do vírus ensaios biológicos microscopia eletrônica sorologia (ELISA) hibridação com ácidos nucléicos Conceito: É um processo pelo qual, células somáticas haplóides ou diplóides, se diferenciam em plantas completas seguindo estádios de desenvolvimento similares aqueles observados na embriogênese zigótica Embriogênese somática Embriogênese somática Cultivo de embriões somáticos - Constitui-se numa importante ferramenta para os estudos básicos relacionados com a fisiologia e gênese do desenvolvimento do embrião; - Método para propagação de plantas elite com uso de biorreatores e produção de sementes sintéticas; - Produção de plantas transgênicas; Embriogênese somática e sementes sintéticas O conjunto de técnicas que visa o emprego de embriões somáticos é chamado de tecnologia de sementes sintéticas ou artificiais. sementes sintéticas ou semente artificial Análoga a semente botânica, constituindo em um embrião somático envolto por uma ou mais camadas artificiais formando uma cápsula. Embriogênese somática Desenvolvimento do embrião a partir de células que não são produtos de fusão de gametas
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