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Ciclo Reprodutivos das Embriófitas Ref. Biologia Vegetal – Peter Raven O que é uma Embriófita? No Sistema de Classificação dos Seres Vivos as plantas pertencem ao Reino Vegetal ou REINO PLANTAE. As Embriófitas pela primeira vez têm as seguintes novidades evolutivas que as separam das Charophyta e dos outros grupos de algas: 1. Presença de Gametângios masculinos (anterídios) e femininos (arquegônios), protegidos por uma camada de tecido estéril. 2. Retenção do zigoto, do embrião ou do esporófito jovem dentro do arquegônio ou do gametófito feminino. 3. Presença de um esporófito multicelular diploide, que origina uma série de meioses, amplificando a produção de esporos produzidos a cada evento de fertilização. 4. Esporângio multicelular, protegido por uma camada protetora estéril e uma interna produtora de esporos. 5. Esporos com parede contendo esporopolenina, resistente à degeneração e à desidratação. ESSAS MUDANÇAS GARANTIRAM ÀS TRAQUEÓFITAS A VIDA NO MEIO TERRESTRE. As EMBRIÓFITAS ESTÃO DENTRO DO REINO VEGETAL!!! Plantas – Reino Plantae ou Reino Vegetal Super-reino PROKARYOTA Reino ARCHAEA Reino BACTERIA Super-reino EUKARYOTA Reino PROTOZOA Reino CHROMISTA Reino FUNGI Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Subreino Biliphyta Subreino Viridiplantae Infra-reino Chlorophyta Infra-reino Streptophyta Superfilo Charophyta Superfilo Embryophyta Filo Anthocerotophyta Filo Bryophyta Filo Marchantiophyta Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina Subfilo Polypodiophytina Subfilo Spermatophytina Superclasse Angiospermae Classe Magnoliopsida Superclasse Gymnospermae Classe Cycadopsida Classe Gingkoopsida Classe Pinopsida Classe Gnetopsida Plantas – Reino Plantae ou Reino Vegetal Super-reino PROKARYOTA Reino ARCHAEA Reino BACTERIA Super-reino EUKARYOTA Reino PROTOZOA Reino CHROMISTA Reino FUNGI Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Subreino Biliphyta Subreino Viridiplantae Infra-reino Chlorophyta Infra-reino Streptophyta Superfilo Charophyta Superfilo Embryophyta Filo Anthocerotophyta Filo Bryophyta Filo Marchantiophyta Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina Subfilo Polypodiophytina Subfilo Spermatophytina Superclasse Angiospermae Classe Magnoliopsida Superclasse Gymnospermae Classe Cycadopsida Classe Gingkoopsida Classe Pinopsida Classe Gnetopsida super-reino PROKARYOTA reino ARCHAEA reino BACTERIA super-reino EUKARYOTA reino ANIMALIA reino PLANTAE reino FUNGI reino PROTOZOA reino CHROMISTA Plantas – Reino Plantae ou Reino Vegetal Super-reino PROKARYOTA Reino ARCHAEA Reino BACTERIA Super-reino EUKARYOTA Reino PROTOZOA Reino CHROMISTA Reino FUNGI Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Subreino Biliphyta Subreino Viridiplantae Infra-reino Chlorophyta Infra-reino Streptophyta Superfilo Charophyta Superfilo Embryophyta Filo Anthocerotophyta Filo Bryophyta Filo Marchantiophyta Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina Subfilo Polypodiophytina Subfilo Spermatophytina Superclasse Angiospermae Classe Magnoliopsida Superclasse Gymnospermae Classe Cycadopsida Classe Gingkoopsida Classe Pinopsida Classe Gnetopsida Plantas – Reino Plantae ou Reino Vegetal Reino Plantae Subreino Biliphyta Subreino Viridiplantae Infra-reino Chlorophyta Infra-reino Streptophyta Superfilo Charophyta Superfilo Embryophyta 1. Presença de Gametângios masculinos (anterídios) e femininos (arquegônios), protegidos por uma camada de tecido estéril. 2. Retenção do zigoto, do embrião ou do esporófito jovem dentro do arquegônio ou do gametófito feminino. 3. Presença de um esporófito multicelular diploide, que origina uma série de meioses, amplificando a produção de esporos produzidos a cada evento de fertilização. 4. Esporângio multicelular, protegido por uma camada protetora estéril e uma interna produtora de esporos. 5. Esporos com parede contendo esporopolenina, resistente à degeneração e à desidratação. Super-reino PROKARYOTA Reino ARCHAEA Reino BACTERIA Super-reino EUKARYOTA Reino PROTOZOA Reino CHROMISTA Reino FUNGI Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Subreino Biliphyta Subreino Viridiplantae Infra-reino Chlorophyta Infra-reino Streptophyta Superfilo Charophyta Superfilo Embryophyta Filo Anthocerotophyta Filo Bryophyta Filo Marchantiophyta Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina Subfilo Polypodiophytina Subfilo Spermatophytina Superclasse Angiospermae Classe Magnoliopsida Superclasse Gymnospermae Classe Cycadopsida Classe Gingkoopsida Classe Pinopsida Classe Gnetopsida Superfilo Embryophyta Filo Bryophyta Filo Marchantiophyta Filo Anthocerotophyta Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina Subfilo Polypodiophytina Subfilo Spermatophytina Superclasse Angiospermae Superclasse Gymnospermae Subfilo Spermatophytina Classe Magnoliopsida Superclasse Angiospermae Superclasse Gymnospermae Classe Gnetopsida Classe Pinopsida Classe Ginkgoopsida Classe Cycadopsida Antes de tudo - Lembram o que significa número haploide de CROMOSSOMOS – “n” e número diploide – “2n”? Aqui temos duas células, com a parede celular envolvendo a membrana plasmática que por sua vez envolve o citoplasma que contêm várias organelas celulares e o núcleo. No núcleo encontram-se cromossomos. Aqui, de forma esquemática vemos à esquerda um gameta masculino – ANTEROZOIDE que contém 5 cromossomos. Cada cromossomo é morfologicamente distinto e geneticamente também, isto é, por exemplo, o cromossomo 1 tem gens diferentes do cromossomo 2. A espécie hipotética teria 10 cromossomos em suas células, 2n = 10. Os gametas têm a metade, por isso são haploides, porque têm apenas uma coleção de cromossomos. veja que na OOSFERA, gameta feminino também há 5 cromossomos, homólogos aos do ANTEROZOIDE. Veja que são homólogos porque o número 1 do ANTEROZOIDE tem a mesma origem e características do cromossomo número 1 da OOSFERA, por exemplo. Anterozoide (n) oosfera (n) Quando os núcleos dos dois gametas se unem, chamamos isto de CARIOGAMIA (= união de núcleos). Então diz-se que houve uma fecundação. Forma-se uma nova célula, o ZIGOTO, que por ter duas coleções de cromossomos, diz-se que é uma célula diploide, assim como as células dos demais tecidos da planta (epiderme, meristemas, xilema, floema, parênquimas, colênquima, esclerênquima) que formam as raízes, caule, folhas, flores, frutos e sementes. O zigoto (2n) apresenta os cromossomos organizados em pares de homólogos. Irá sofrer mitoses sucessivas formando o embrião que ao germinar formará uma nova planta. Zigoto (2n) Ciclo Reprodutivo Filo Bryophyta - MUSGOS Filo Marchantiophyta HEPÁTICAS Filo Antocerotophyta ANTÓCEROS Plantas avasculares (com parede estéril nos gametângios) Lunularia cruciata Foto cedida por Rosana Senna MCN - RS Polytrichum sp. Foto cedida por Rosana Senna MCN - RS Anthoceros sp. Foto cedida por Rosana Senna MCN - RS 1 GAMETÓFITO (n) – Este é o desenho esquemático de um gametófito de um musgo. Ele é haploide, tem vida livre independente, habita terrenos úmidos, não apresenta sistema de condução,não apresenta folhas, caules e raízes verdadeiros. Tem apenas filídios, caulídio (cauloide) e rizoides. O gametófito feminino tem o arquegônio, que produz o gameta feminino – OOSFERA (n). No masculino é o anterídio que produz os gametas masculinos – ANTEROZOIDES (n) arquegônio oosfera (n) anterozoide s (n) anterídio gametófito masculino gametófito feminino 2 Os musgos precisam de umidade constante no ambiente, porque eles não têm mecanismos especiais de transporte de água (xilema, floema) e devido à reprodução. Em primeiro lugar a fase de vida predominante, isto é, a planta que vemos no ambiente a maior parte do tempo é o gametófito. A água permite que o anterozoide produzido no anterídio nade até chegar à oosfera, para que ocorra a fecundação. Ao fundir seus núcleos (cariogamia), forma-se no gametófito feminino um zigoto (2n), dependente deste gametófito, que irá formar o embrião e depois, o esporófito (2n). O esporófito será responsável por produzir os esporos. gota d’água ESPORÓFITO (2n) – Resultante do desenvolvimento do zigoto (2n) em um embrião (2n) que desenvolveu-se após muitas mitoses, diferenciando-se em apenas uma haste alongada, chamada seta, que ostenta em seu ápice uma cápsula onde desenvolve-se o esporângio. No interior do esporângio surge a célula-mãe-de-esporo (2n), ou esporócito, que irá sofrer meiose (divisão reducional). Cada célula- mãe-de-esporos formará quatro esporos. O esporófito aqui é avascular, sem raízes, caules e folhas. GAMETÓFITO FEMININO (n) ESPORÓFITO (2n) seta cápsula (esporângio) cápsula em deiscência caliptra esporos liberados no ambiente 4 caliptra opérculo 3 A cápsula repleta de esporos maduros e haploides, libera estes no momento em que a caliptra cai e o opérculo se abre. São liberados no ambiente. Os esporos que caírem em substrato úmido com condições de germinação, germinarão, sofrendo mitoses sucessivas até formar um novo gametófito. célula-mãe-de- esporos tétrade de esporos Ciclo Reprodutivo Samambaias (Embryophyta/Tracheophyta/Polypodiophytina) Licófitas (Embryophyta/Tracheophyta/Lycopodiophytina) Filo Tracheophyta Subfilo Lycopodiophytina São os licopodiuns Filo Tracheophyta Subfilo Polypodiophytina São as samambaias e afins Plantas vasculares sem sementes O gametófito ou prótalo (n) de uma samambaia , também chamado prótalo, apresenta dois gametângios: arquegônio, que produz o gameta feminino, a oosfera (n), e o anterídio, que produz os gametas masculinos, os anterozoides (n). Na fecundação, os anterozoides de um gametófito nadam na água superficial do substrato, até que um deles alcance a oosfera no arquegônio de outro gametófito. Então, ocorre a fusão de seus núcleos e a fecundação, formando o zigoto (2n), que inicia a fase esporofítica. Depois sofre mitoses e forma o embrião que origina os brotos (báculos) do esporófito (2n), que será a futura samambaia. água solo arquegônio anterídio anterozoides (n) oosfera (n) rizoides GAMETÓFITO (n) ou PRÓTALO Báculo – broto do esporófito (2n) originado do embrião (2n), que formou-se após sucessivas mitoses do zigoto (2n). Porção remanescente do gametófito (n), que deu origem ao esporófito (2n) O esporófito (2n) nas samambaias é a fase predominante, é a planta que faz a fotossíntese, possuindo caule verdadeiro (rizoma), folhas verdadeiras (frondes) e raízes verdadeiras. Apresenta-se vascularizada, com xilema e floema. Temos aqui uma fronde pinada. Cada segmento da fronde aqui é representado com a face abaxial coberta por soros, onde ficam os esporângios. Junto aos esporângios surgem as células-mães-de-esporos (2n), que sofrerão meiose, originando esporos que serão lançados no ambiente, originando os novos gametófitos em solos úmidos. fronde soro esporângios esporos célula- mãe- de- esporos tétrade de esporos báculo rizoma segmento da fronde em detalhe Ciclo Reprodutivo Embryophyta Spermatophytina Tracheophyta GIMNOSPERMAS filo Tracheophyta - subfilo Spermatophytina - superclasse Gymnospermae Classes: Plantas Vasculares, com sementes, mas sem frutos Cycadopsida Gingkoopsida Pinopsida Gnetopsida Superclasse: Gimnospermae O estróbilo megasporangiado ou cone “feminino” está em uma mesma árvore que o “masculino” em Pinus (monoica-díclina), ou em árvores separadas em Araucaria, por exemplo (dioica). ESTRÓBILO MICROSPORANGIADO ESTRÓBILO MEGASPORANGIADO Microsporófilo com dois microsporângios Megasporófilo com dois óvulos Megasporófilo (2n) Óvulo, que em seu interior tem o megasporângio (2n) ou nucelo, com conteúdo nutricional Microsporófilo (2n) Microsporângio (2n) O estróbilo microsporangiado ou cone “masculino” está em uma mesma árvore que o “feminino” em Pinus (monoica-díclina), ou em árvores separadas em Araucaria, por exemplo (dioica). Não existe, nas espécies atuais ,uma espécie que seja monoica-monóclina, isto é que possua estróbilo hermafrodita ou bissexual, com microsporângios e megasporângios no mesmo cone. Megasporófilo Bráctea Microsporófilo Microsporângio Células-mãe-de-micrósporos (2n) ou Microsporócito Óvulo com o megasporângio ou nucelo no seu interior Célula-mãe-de-megásporos (2n) ou Megasporócito Micrópila Bráctea ESCAMA POLINÍFERA do androstróbilo (=estróbilo microsporangiado ou cone polinífero) ESCAMA OVULÍFERA do ginostróbilo (=estróbilo megasporangiado ou cone ovulífero) MEIOSE A Célula-mãe-de-megásporos (2n) sofre meiose e origina 4 Megásporos (n) A Célula-mãe-de-micrósporos (2n) sofre meiose e origina 4 Micrósporos (n) óvulo Dos megásporos (n), apenas um se torna funcional, os demais desintegram-se células protálicas célula generativa célula vegetativa – ou célula do tubo Bolsas aérea do grão-de- pólen do Pinus Cada micrósporo (n) sofrerá mitoses sucessivas, originando 4 células que formam o Grão- de-pólen ou microgametófito jovem Grão-de-pólen Megagametófito Microgametófito maduro ou tubo polínico A célula generativa origina duas células, uma estéril e outra – um gameta masculino funcional, anterozoide (n) Após o Grão-de-Pólen ter sido levado pelo vento, ao chegar na escama ovulífera do estróbilo megasporangiado, migra em exsudatos do nucelo, germinando em um tubo polínico conduzido pelo núcleo vegetativo do tubo. Micrópila Óvulo Megagametófito (n) Arquegônios – são gametângios femininos que produzirão as oosferas ou gametas femininos Fertilização das oosferas pelos anterozoides - Poliembrionia Microgametófito ou Tubo Polínico Gameta masculino – anterozoide (n) Gameta feminino – oosfera (n) Arquegônio (Gametângio feminino) Megagametófito (n) Óvulo EMBRIÃO (2n) Cotilédones Ápice caulinar Hipocótilo Ápice radicular Embrião (2n) Casca da semente Megagametófito (n) SEMENTE Projeção aliforme Semente Ciclo Reprodutivo • Angiospermas • (Embryophyta/Tracheophyta/Spermatophytina/ • Angiospermae) Filo Tracheophyta Superfilo Spermatophytina Superclasse - Angiospermae Classe - Magnoliopsida Plantas com frutos Plantas vasculares com sementes, que estão protegidas ou abrigadas no interior de um fruto. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Planta Flor Microsporogênese (4 – 5) Megasporogênese (10-11) Semente Fruto Androceu (estame) Gineceu (carpelo/pistilo) 2 3 4 5 1 Pedicelo Receptáculo Cálice Corola Androceu Gineceu Raízes Caule Folha Flor A flor é ligada ao caule pelo pedicelo que liga-se ao receptáculo floral na base de onde saem os verticilos florais. Os verticilos florais podem ser protetores – cálice (conjunto de sépalas) e corola (conjunto de pétalas) ou reprodutores – androceu (conjuntode estames) e gineceu (conjunto de carpelos que formam o pistilo) O androceu é formado por estames. O estame compõe- se de filete, conetivo e antera. A antera em geral tem 2 tecas. Estame filete antera conetivo O estame corresponde ao Microsporófilo e na antera temos o Microsporângio. No seu interior surge a Célula- mãe-de-micrósporo ou Microsporócito (2n) Microsporócito (2n) – sofre MEIOSE (divisão reducional) e origina quatro Micrósporos (n) Microsporócito (2n) Tétrade de Micrósporos (n) 6 7 8 Micrósporo (n) Este é um dos 4 micrósporos (n) surgidos da meiose sofrida pela célula-mãe- de-micrósporo (microsporócito). Como a divisão é reducional, o microsporócito era diploide; agora o micrósporo é haploide. Formação do grão de PÓLEN: O micrósporo (n) terá seu núcleo sofrendo divisões celulares não reducionais, sendo que o núcleo celular divide-se formando o núcleo vegetativo e o núcleo generativo. Passa de micrósporo a grão- de-pólen. Núcleo vegetativo Núcleo generativo Núcleo vegetativo irá formar o tubo polínico Núcleo generativo divide-se em dois núcleos gaméticos masculinos , os anterozoides (gametas masculinos) O grão-de-pólen, levado pelo vento, ou animais, chega ao estigma do gineceu. Germina, nesse momento o núcleo generativo divide-se em dois anterozoides. Migra dentro do estilete, sendo chamado de microgametófito, gametófito masculino ou tubo polínico . um irá fecundar a oosfera, formando o zigoto (2n) e o outro unirá seu núcleo ao núcleo polar (2n), formando o endosperma ou albúmen (3n) da semente. Anterozoides Núcleo vegetativo 9 10 2 Flor O verticilo reprodutor denominado GINECEU é um pouco mais complexo do que o ANDROCEU. Para sabermos onde está o gineceu, basta encontrarmos o PISTILO. O QUE É PISTILO? Pistilo é o órgão formador do Gineceu. Ele compõe-se de 1. Uma porção basal alargada denominada OVÁRIO, onde existe um espaço interno chamado LÓCULO, onde formam-se os RUDIMENTOS SEMINAIS (ÓVULOS). 2. Uma haste estreita e longa que liga o ovário ao estigma, denominada ESTILETE, que fica no meio. 3. Uma parte apical em forma de uma pequena “cabeça”, com papilas e que produz uma substância onde ficam os grãos-de-pólen, chamada ESTIGMA. ESTIGMA ESTILETE OVÁRIO Rudimento seminal ou óvulo Lóculo do ovário Megasporângio Célula-mãe-de-megásporo ou megasporócito (2n) Carpelo é o Megasporófilo, é a estrutura que forma o pistilo Lembra como era o megasporófilo das Gimnospermas? Pistilo é a estrutura (na forma de uma garrafinha), que possui estigma, estilete e ovário) Ginostróbilo Estigma – permite a recepção dos grãos de pólen. Estilete – permite o desenvolvimento do gametófito masculino, o tubo polínico. Ovário – onde estão óvulos ou rudimentos seminais, que irão formar mais tarde , as sementes. Do ovário irá formar-se o fruto. Qual a diferença entre carpelo e pistilo? O pistilo é formado pelos carpelos. Existem três possibilidades: 10.3 – Gineceu gamocarpelar – formado por mais de um carpelo que se unem, formando um pistilo composto e único. 10.2 – Gineceu dialicarpelar – formado por vários carpelos separados, cada um formando um pistilo simples; 10.1 - Gineceu unicarpelar – formado por 1 só carpelo que forma 1 pistilo único (pistilo simples); 10 11 12 13 14 15 16 ovário rudimento seminal megasporângio célula-mãe-de-megásporo ou megasporócito (2n) micrópila Somente um dos megásporos se desenvolve, os outros atrofiam-se Mégasporócito (2n) sofre MEIOSE e forma 4 MEGÁSPOROS (n) O megásporo desenvolvido passa a sofrer uma série de divisões mitóticas até chegar a oito células Finalmente está formado o megagametófito ou gametófito feminino ou saco embrionário, dentro do rudimento seminal 9 17 18 19 16 Na configuração inicial o saco embrionário tem oito células antípodas corpos polares sinérgidas oosfera – é o gameta feminino Na sequência, os dois corpos polares, cada um haploide (n), fusionam- se formando uma célula diploide (2n) O microgametófito (tubo polínico) migra pelo estilete graças á ação do núcleo vegetativo. Quando alcança o rudimento seminal, um dos anterozoides fusiona-se com a oosfera, formando o zigoto (2n), que após sofrer mitoses, formará o embrião da semente; enquanto o outro anterozoide une-se à célula diploide formada pela união dos corpos polares (2n + n = 3n), formando o típico endosperma ou albúmen triploide das sementes de Angiospermas. Como o rudimento seminal tinha dois revestimentos, a primina e a secundina, uma vai gerar a testa e outra vai gerar o tégmen, formando a casca bitegumentada, outra característica típica das sementes de Angiospermas. embrião (2n) endosperma ou albúmen (3n) casca ou tegumento da semente Semente de uma Angiosperma 20 19 Semente Casca ou tegumento Testa Tégmen Endosperma ou albúmen (3n) Embrião (2n) cotilédones hipocótilo radícula Fruto pedicelo floral receptáculo floral cálice remanescentes do estilete e do estigma epicarpo (casca) mesocarpo endocarpo pericarpo semente epicótilo plúmula ou gêmula Corte transversal de uma folha epicarpo (casca) mesocarpo endocarpo epiderme adaxial epiderme abaxial mesofilo feixe vascular líbero-lenhoso semente pericarpo Fruto Carpelo em formação
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