Fisiologia- Reprodução em Plantas Superiores

Revisão de Fisiologia
Lucas A. Evangelista
REPRODUÇÃO EM PLANTAS SUPERIORES

As plantas superiores desenvolveram, pelo menos, dois mecanismos distintos de
reprodução: assexual e sexual. Um tipo de reprodução assexual é a propagação vegetativa. Outro tipo de reprodução assexual é encontrado em algumas espécies que se reproduzem por apomixia (a formação do zigoto ocorre sem meio nem fertilização). Na reprodução sexual ocorre o processo mais comum e que aumenta a variabilidade genética.

REPRODUÇÃO VEGETATIVA
Mecanisnmos:

A capacidade de regenerar uma planta, uma propriedade de praticamente todas as
células vivas de plantas. Essa capacidade depende de duas características fundamentais das células de plantas:
• A primeira delas é a totipotência das células das plantas, o que significa dizer que ascélulas contêm toda a informação genética em seu núcleo necessária para reproduziruma planta inteira. Portanto, as células são autônomas e possuem a potencialidadede regenerar plantas, desde que submetidas a tratamentos adequados.
• A segunda é a desdiferenciação, a capacidade de uma célula diferenciada nucleadade retornar à condição de célula meristemática e desenvolver um novo ponto de crescimento.

Na natureza, os mecanismos de reprodução vegetativa em plantas superiores apresentam um alto grau de diversificação. Diferentes órgãos estão adaptados à reprodução vegetativa. Muito freqüentemente, novas plantas são originadas a partir de caules. As folhas podem também servir como órgãos reprodutivos Em algumas espécies as
novas plântulas são formadas nas margens do limbo da folha, mesmo antes da queda da folha. As flores e inflorescências podem também, em alguns casos, sofrer modificações na sua estrutura, passando a funcionar como órgão de reprodução vegetativa.
Na reprodução vegetativa, toda uma população oriunda de uma única planta apresenta a mesma constituição genética (clone). Isto pode ser altamente vantajoso para a espécie, desde que o seu genótipo esteja bem adaptado ao seu meio ambiente.

Controle da reprodução vegetativa pelo meio ambiente e por fatores internos
Fatores externos podem controlar a reprodução vegetativa. Em alguns casos os mesmo fatres que favorecem a reprodução vegetativa são os mesmo que inibem a floração, ou podem induzir a dormência em sementes.
Dos mecanismos internos de controle da reprodução uma grande importância é atribuída aos hormônios. Exemplos de hormônios são a Auxina e Citocinina que através das suas interações e disponibilidade regulam a formação de raízes, parte aérea ou caule.
Em alguns estudos realizados conclui-se que em muitas respostas os hormônios parecem mimetizar as condições do ambiente, sugerindo que os mesmos podem mediar respostas induzidas pelo ambiente sobre a reprodução.

REPRODUÇÃO SEXUAL

A curto prazo a reprodução vegetativa apresenta mais vantagens, como a rápida propagação, mas a longo prazo e mais vantajoso a reprodução sexual pois essa favorece uma recombinação genética aumentando a variabilidade genética sendo assim indispensável para a manutenção das espécies.
A reprodução sexual nas angiospermas pode ser dividida didaticamente em três etapas: polinização, germinação do grão-de-pólen e fecundação.
A polinização consiste na deposição do grão-de-pólen, produzido na antera, sobre o estigma. A polinização pode ser direta, a qual permite a autofecundação, ou cruzada, a qual favorece a fecundação cruzada. Como a autofecundação cruzada é desvantajosa existe alguns mecanismos que dificultam a autofecundação como a esterelidade masculina e a protandria que ocorre quando órgãos sexuais masculinos amadurecem antes do feminino.
Após a polinização, o grão-de-pólen germina se o estigma for receptivo, produzindo o tubo polínico. Quando o pólen alcança o óvulo, os dois núcleos generativos são depositados no saco embrionário, onde ocorre a dupla fecundação. Um dos núcleos generativos se funde com a célula ovo para produzir o zigoto diplóide e o outro se funde com dois núcleos polares. O zigoto poderá se desenvolver para formar o embrião 2n. Já o tecido triplóide resultante da fusão de um núcleo generativo com os dois núcleos polares, poderá ou não dar origem ao endosperma 3n.

Uma das vantagens a curto prazo de se utilizar reprodução sexual é o conhecido vigor do híbrido, isto é, o produto do cruzamento de duas diferentes variedades excede aos pais em termos de crescimento e produção.

Aspectos fisiológicos

A produção periódica de sementes é de extrema importância na sobrevivência de muitas espécies. As sementes representam a única forma móvel das plantas, logo processos evolutivos contribuem para uma melhor dispersão.
O desenvolvimento da semente pode ser dividido em duas fases. A primeira fase é caracterizada pelas divisões celulares. E a segunda fase começa com a cessação da divisão celular e termina com a desidratação e o final do desenvolvimento.
Um aspecto importante das sementes é que raramente doenças causadas por vírus são disseminadas por sementes. Um outro aspecto interessante diz respeito às espécies que crescem em ambientes salinos. Muitas dessas espécies acumulam grandes quantidades de sais nos caules e nas folhas, porém,
a concentração de sais nas sementes permanece em valores muito baixos.

Sincronização da reprodução

Há duas fases no ciclo de vida de muitas plantas em que as variações sazonais atuam seletivamente. Uma destas fases é a sobrevivência às condições desfavoráveis, dessa maneira a sobrevivência das espécies ocorre através de uma fase resistente de dormência. Sendo assim as respostas fisiológicas que induzem ou removem a dormência são de grande valor seletivo, pois permitem que muitas espécies resistam, em estado de dormência, às condições climáticas desfavoráveis ao crescimento. A outra fase é encontrada durante o processo de reprodução sexual nessa fase a sincronização da floração aumenta a possibilidade de polinização e de fertilização cruzadas e também assegura o desenvolvimento posterior das sementes em condições climáticas favoráveis.

A REPRODUÇÃO SEXUAL E OS FATORES AMBIENTAIS

Durante o desenvolvimento pós-embrionário, o meristema apical da parte aérea passa por três estádios mais ou menos bem definidos:
_ Estádio Juvenil - não tem capacidade de floração;
_ Estádio Adulto Vegetativo – adquire maturidade para a floração,
_ Estádio Adulto Reprodutivo – após a percepção do sinal indutor
a planta inicia o florescimento, se torna determinada.
A duração da fase juvenil depende da espécie, pode ser de dias até a décadas. Na fase adulta a planta permanece estável ate a floração. A estabilidade é matinda durante a propagação vegetal. A transição de uma fase para outra, depende de fatores ambientais e, ou de sinais associados ao desenvolvimento da planta.
Efeito de alguns fatores ambientais na promoção do crescimento:

Estresse hídrico:
Em um trabalho realizado por Paulo de Tarso Alvim,trabalhando com café ele chegou a seguinte conclusão:

As gemas de café crescem até determinado ponto e entram em dormência. Mas quando a planta é induzida ao estresse hídrico ela é induzida a produzir gemas florais mais do que o normal sendo assim quando ela é irrigada ou a quantidade de água disponível no solo aumente consideravelmente e induz rpidamente a antese floral.
Assim criou o termo HIDROPERIODISMO foi proposto pelo autor, para designar a relação planta-água, na qual a transição de seca para umidade tem um papel decisivo não somente na floração, como também no crescimento de algumas espécies.

Temperatura
Em regiões onde não há grande variação da temperatura algumas plantas
desenvolveram uma certa sensibilidade às mudanças de temperatura, a qual age como agente modulador da floração.
Em outras espécies, o número de inflorescências pode ser influenciado pela alternância de temperaturas noturna e diurna, sendo que altas temperaturas noturnas parecem afetar negativamente, diminuindo o número de flores.

Fotoperiodismo

A capacidade dos organismos para medir o comprimento do dia é conhecida como FOTOPERIODISMO. Este fenômeno influencia muitos aspectos do desenvolvimento da planta, tais como, desenvolvimento de tubérculos, queda de folhas e dormência.
As respostas fotoperiódicas geralmente são divididas dentro de três categorias
fundamentais:
Plantas de dias curtos (PDC) – florescem somente em resposta a um determinado valor de comprimento do dia (período de luz) que é menor do que um certo valor crítico, dentro de um período de 24 horas.
Plantas de dias longos (PDL) –florescem somente em resposta a um determinado valor de comprimento do dia (período de luz) que é maior do que um certo valor crítico,
Plantas neutras (PN) – plantas que florescem e são indiferentes ao comprimento do dia
As PDC e as PDL podem ser reconhecidas, também, como qualitativas (ou obrigatórias) ou quantitativas (facultativas).
O requerimento fotoperiódico é freqüentemente modificado por condições externas, como a temperatura. A planta pode, por exemplo, ter um requerimento qualitativo em uma temperatura, porém, responde quantitativamente em outra temperatura.
Existem outras respostas que correspondem a combinações de plantas de dias curtos e longos. Existem plantas de dias longos e curtos (PDLC) e poderão florescer somente se um certo número de dias curtos é precedido de um certo número de dias longos, o contrario também existe.

A percepção do fotoperiodismo parece ter o fitocromo como principal fotorreceptor. A inibição do florescimento em muitas plantas de dias curtos (PDC), pela interrupção do período noturno, foi um dos primeiros processos fisiológicos que se mostrou estar sob o controle do fitocromo.
Um fato bem estabelecido no estudo do fotoperiodismo é que o estímulo fotoperiódico é percebido pelas folhas. Tratamento de uma única folha de Xanthium (PDC) com curtos fotoperíodos é suficiente para causar a formação de flores visíveis, mesmo que o resto da planta esteja exposta a dias longos.
Os processos que ocorrem na folha, regulados pelo fotoperíodo, e que resultam na transmissão do estímulo floral para o ápice, são referidos coletivamente como INDUÇÃO FOTOPERIÓDICA. Esse estímulo do florescimento parece ser transportado via floema e parece ser de natureza química. Alguns tratamentos que restringem o transporte via floema, impedem o movimento do sinal floral e o florescimento.

Vernalização – ativação ou aceleração do florescimento por tratamento com baixas temperaturas

A vernalização refere-se especificamente à ativação ou aceleração do florescimento induzida pela exposição da planta ao frio e não deve ser confundida com outros inúmeros efeitos de baixas temperaturas sobre o desenvolvimento da planta.
As temperaturas efetivas na vernalização variam amplamente dependendo da espécie e da duração do tratamento. A vernalização somente é efetiva quando aplicada em plantas crescendo ativamente ou em sementes embebidas.

A natureza do estímulo da vernalização ainda não é conhecida. Alguns pesquisadores acreditam que as mudanças permanentes na fisiologia ou estado genético das células meristemáticas, induzidas pelo frio, poderiam ser autopropagadas para as células filhas pela divisão celular. Já outros postularam a
existência de uma substância que eles denominaram de vernalina, a qual seria induzida pelo frio e responsável pela indução da floração. Até o momento, a existência da vernalina não foi completamente comprovada.
Alguns outros estudos com embriões isolados têm mostrado que tratamentos de
vernalização somente são efetivos quando o embrião é suprido com carboidratos e oxigênio durante o tratamento, indicando que se trata de um processo metabólico dependente de energia






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