Reproducción vegetal

REPRODUCCIÓN VEGETAL 1.­ INTRODUCCIÓN 2.­ REPRODUCCIÓN ASEXUAL 3.­ REPRODUCCIÓN SEXUAL 1.­ ESTRUCTURA DE LA FLOR 2.­ FORMACIÓN DE LOS GAMETOS 3.­ POLINIZACIÓN 4.­ FECUNDACIÓN 5.­ DESARROLLO EMBRIONARIO 6.­ FORMACIÓN DE LA SEMILLA 7.­ FORMACIÓN DEL FRUTO 8.­ GERMINACIÓN DE LA SEMILLA

INTRODUCCIÓN Mediante el proceso reproductor, las plantas originan nuevas plantas para perpetuar la especie, hecho importante ya que la mayoría de ellas tienen un ciclo de vida anual.

Las plantas tienen la capacidad de generar nuevos individuos a partir de fragmentos de la planta madre, a veces simples ramas o bien mediante estructuras especializadas. Es decir, que en ellas es frecuente la Reproducción Asexual.

Pero el proceso reproductor más importante en las plantas es, sin duda, aquel que comporta la formación de gametos y su unión para generar nuevas plantas por un desarrollo embrionario. Es decir, mediante Reproducción Sexual. Este proceso es más complicado y lento, pero mediante él se producen individuos con variabilidad genética que permite la evolución de las especies y una mayor capacidad de adaptación de las plantas a las condiciones ambientales.

Las plantas presentan un ciclo de vida de tipo Diplohaplonte, en el que existen dos fases diferenciadas: el esporofito y el gametofito. El primero es diploide y forma esporas haploides por meiosis y el segundo es haploide y genera gametos haploides por mitosis.

En los grupos de plantas, el gametofito va perdiendo importancia con la evolución, siendo microscópico en las angiospermas.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL La reproducción asexual es un proceso reproductivo muy extendido entre las plantas. Se pueden distinguir dos tipos importantes: la esporulación y la multiplicación vegetativa.

1.­ Esporulación. Consiste en la formación de esporas en órganos especializados llamados esporangios. Estas esporas están protegidas por una cubierta y cuando caen al suelo, si las condiciones son adecuadas, se desarrollan para originar un nuevo individuo. Las esporas suelen ser haploides, generadas por meiosis en el esporofito. Estas esporas originan el gametofito, diferente del esporofito y serían una etapa del ciclo diplohaplonte de las plantas. La ventaja es que a partir de un esporofito se forman muchas esporas que dan lugar a numerosos gametofitos.

2.­ Multiplicación Vegetativa. Se produce gracias a la formación de estructuras meristemáticas en zonas especializadas de la planta. Este proceso puede ser por dos mecanismos: la gemación y la fragmentación.

a) Gemación. Este proceso consiste en la formación de unas estructuras especializadas que se llaman Yemas, las cuales contienen células meristemáticas.

Estas yemas se denominan propágulos en las plantas inferiores. En las plantas superiores, las yemas pueden estar en la superficie de la estructura reproductora, como en el caso de los tubérculos o en el interior de dicha estructura como en los bulbos. b) Fragmentación. En este tipo de reproducción, el progenitor se divide de forma espontánea o provocada y las células parenquimáticas se transforman en células embrionarias capaces de desarrollar nuevos órganos (raíz, tallo u hojas) para la nueva planta.

Si este proceso se produce en tallos subterráneos rastreros, se les llama Rizomas y si se produce por tallos rastreros por encima del suelo se llama Estolón.

El hombre ha aprovechado esta capacidad de regeneración de las plantas para reproducirlas de forma asexual, para ello utiliza trozos de una planta, generalmente del tallo, llamados Esquejes, los cuales, bien enterrándolos o manteniéndolos un tiempo en agua, producen una nueva planta al generar raíces. También se puede implantar un trozo de una planta en otra mediante los Injertos.

PROPÁGULO

RIZOMA

TUBÉRCULO

BULBO

ESTOLÓN

ESQUEJE

REPRODUCCIÓN SEXUAL Para llevar a cabo la reproducción sexual, las plantas han desarrollado una serie de estructuras donde se producen los gametos, llamadas, en general, Gametángios.

Hay dos tipos diferentes: el Anteridio produce los gametos masculinos o Anterozoides, que son pequeños y flagelados, y el Arquegonio produce los gametos femeninos u Oosferas, que son grandes e inmóviles.

En todos los grupos de plantas, los gametos se producen en el gametofito haploide.

Con la evolución, el gametofito va reduciendo su importancia tanto en tamaño como en duración, de tal forma que en las angiospermas, las más evolucionadas, el gametofito es microscópico.

Además, durante el proceso evolutivo aparece una estructura embrionaria muy importante que es la Semilla. En las Gimnospermas, la semilla está desnuda, protegida solamente por una hoja dura, la bráctea formando el Cono o Piña. Pero en las angiospermas, las semillas se rodean de una estructura carnosa que es el Fruto.

Además, en las angiospermas, las estructuras reproductoras masculina y femenina están juntas y protegidas por hojas especializadas, configurando la Flor.

Estudiaremos el proceso reproductor en las angiospermas por ser el más completo.

ESTRUCTURA DE LA FLOR

La flor es la estructura reproductora típica de las angiospermas, la cual agrupa tanto a los órganos reproductores masculinos como a los femeninos, protegidos por hojas especializadas. Las flores son, por tanto, hermafroditas, aunque en algunas especies son unisexuales. Existen multitud de tipos diferentes de flores, pero en todas ellas podemos distinguir cuatro partes que se sitúan concéntricamente, formando Verticilos. Estas partes son: el cáliz, la corola, los estambres y el pistilo. La flor se sujeta al tallo mediante un pedúnculo o rabillo.

1.­ CÁLIZ. Es el verticilo más externo y está formado por varias hojitas verdes y pequeñas llamadas Sépalos.

2.­ COROLA. Está por dentro del cáliz y la forman varias hojas coloreadas cuyo color, número y morfología varía de unos tipos a otros. Estas hojas se denominan Pétalos, los cuales, en su base, llevan glándulas nectaríferas que producen una disolución azucarada llamada Néctar.

3.­ ESTAMBRES. Son filamentos largos en cuyo extremo se encuentra el órgano reproductor masculino. La zona superior se llama Antera y está dividida en dos mitades o Tecas, dentro de las cuales se desarrolla el gametofito masculino, es decir, los Granos de Polen.

4.­ PISTILO. Ocupa la parte central de la flor y está rodeada por los estambres.

Tiene forma de botella, en la que se diferencian tres partes: la boca ensanchada llamada Estigma, el cuello estrecho y alargado llamado Estilo y la zona inferior, ensanchada y redondeada llamada Ovario. En su interior se encuentran los Óvulos que se unen a la pared interna del ovario por el Funículo. Los pistilos se forman a partir de una o varias hojas llamadas Carpelos que se unen entre sí para formar esta estructura hueca. Si el ovario está por encima de los pétalos se llama Súpero y si está por debajo se denomina Ínfero.

FORMACIÓN DE LOS GRANOS DE POLEN Los granos de polen son los gametofitos masculinos y son de tamaño microscópico. En ellos va contenido el gameto masculino.

Se forman dentro de los Sacos Polínicos, los cuales se encuentran dentro de las tecas de los estambres, habiendo dos sacos polínicos en cada teca. Los Sacos Polínicos se corresponden con el Microesporangio. En su interior se encuentran las células madre de los granos de polen que son diploides (2n). Cada una de estas células madre sufre la meiosis y origina cuatro microsporas haploides (n). El núcleo haploide de la microspora se divide por mitosis originado dos núcleos, pero sin dividirse la célula. Se obtienen dos núcleos: uno vegetativo y otro espermático. Este último vuelve a dividirse por mitosis y origina dos núcleos espermáticos, con lo que la célula contiene tres núcleos. Al mismo tiempo que suceden estas divisiones, la célula se recubre de dos capas: una interna fina y delicada llamada Intina y otra gruesa y resistente llamada Exina que protegerá a la célula trinucleada.

FORMACIÓN DEL SACO EMBRIONARIO

Un óvulo inmaduro está unido a la placenta por un pedúnculo llamado Funículo y está

rodeado de dos cubierta: la Primina y la Secundina que dejan un hueco en el polo opuesto al funículo llamado Micrópilo. Dentro se encuentra la Nucela, que es el Macroesporangio. La nucela contiene una célula diploide (2n), que es la célula madre del saco embrionario.

Por meiosis, esta célula madre origina cuatro células haploides (n) que se disponen en fila. Las tres células superiores degeneran y queda sólo la última. Esta célula crece mucho y adquiere un gran tamaño. En su interior, se producen tres mitosis seguidas, con lo que se forman ocho núcleos haploides.

Estos núcleos se rodean de membrana y originan ocho células pequeñas que se disponen así: tres se colocan en la parte superior, siendo la central, bajo el micrópilo, la Oosfera o gameto femenino, y las otras dos situadas a ambos lados son las Sinérgidas. Otras tres células pequeñas se sitúan en el extremo opuesto a las anteriores, las cuales se denominan Antípodas. Por último, los dos núcleos restantes, se localizan en el centro y, sin llegar a unirse, se rodean de una membrana para formar una célula binucleada que se denomina Núcleo Secundario.

Esta estructura formada por ocho células es el saco embrionario, el cual ya puede ser fecundado por un grano de polen.

PROCESO DE FORMACIÓN DEL SACO EMBRIONARIO

Este esquema muestra el aspecto del óvulo antes de madurar (macrosporangio) y después de madurar (gametofito femenino).

POLINIZACIÓN La Polinización es el proceso mediante el cual los granos de polen maduros pasan desde los estambres de una flor al ovario de otra. Normalmente, en una flor, primero maduran los estambres y luego los óvulos, por lo que así se asegura que se produzca una fecundación cruzada, aunque a veces también se puede dar una autofecundación en una flor.

El paso de los granos de polen a otra flor se produce mediante tres mecanismos: 1.­ Polinización Aerógama. El transporte de los granos de polen se realiza por el viento, que los toma cuando se abren las anteras y los dispersa hasta que éstos caen sobre otra flor. Este proceso es poco efectivo y las plantas tienen que producir grandes cantidades de polen para asegurar que alguno llega a otra flor.

2.­ Polinización por el Agua. En este caso, es el agua el que recoge los granos de polen y los lleva a otra flor. Este proceso es muy poco común y es propio de plantas acuáticas.

3.­ Polinización Entomógama. Es el proceso más común, el cual se produce por la participación de los insectos (abejas, mariposas, etc.). El insecto llega a la flor atraído por el perfume y el color para recoger el néctar. Al entrar, rompe las anteras y los granos de polen se adhieren a sus pelos y patas. Cuando visitan otra flor, depositan sobre ella los granos de polen. Es, por tanto, un proceso muy efectivo, ya que se garantiza la llegada de los granos de polen a otra flor.

POLINIZACIÓN AERÓGAMA

POLINIZACIÓN ENTOMÓGAMA

FECUNDACIÓN Mediante la fecundación se produce la fusión de los núcleos espermáticos del grano de polen y la oosfera, con lo que se forma un cigoto diploide, el cual, tras un desarrollo embrionario dará origen a la semilla.

Cuando los granos de polen llegan al estigma de otra flor se pegan a él por una sustancia viscosa y azucarada que produce el estigma. Entonces se rompe la exina del grano de polen y la intina se alarga, formando una especie de dedo, el Tubo Polínico, que se alarga y avanza por el estilo hasta llegar al ovario. En el extremo del tubo polínico se localizan los dos núcleos espermáticos.

Al contactar con un saco embrionario, el tubo polínico penetra por el micrópilo y se produce una doble fecundación. Uno de los núcleos espermáticos se fusiona con la oosfera, originando así un Cigoto diploide el cual, al desarrollarse, formará el embrión de la futura planta. El otro núcleo espermático se fusiona con el núcleo secundario del saco embrionario y se forma así una célula triploide. Esta célula sufrirá múltiples divisiones mitóticas para formar el Endospermo o Albumen de la semilla. En el albumen, la semilla acumula las sustancias de reserva que necesita para su germinación posterior.

ESQUEMA DEL PROCESO DE FECUNDACIÓN DOBLE

FORMACIÓN DE LA SEMILLA El cigoto sufre una serie de mitosis sucesivas que origina, en primer lugar, dos células, una de las cuales formará el Embrión. La otra dará lugar al Suspensor, el cual está formado por una hilera de células. Éste se une al embrión por una célula intermedia y sirve para situar al embrión dentro del endospermo. Posteriormente, el suspensor constituirá el ápice de la raíz.

La otra célula sufre numerosas divisiones mitóticas hasta que forma una masa con forma de Y. A partir de ese momento comienza la diferenciación celular dentro del embrión. El Suspensor origina la Radícula o primordio de la raíz. A continuación, en la rama inferior de la Y, se forma el Hipocotilo, que se continúa con el Epicotilo, situado entre las dos zonas laterales. Ambos constituyen el tallo embrionario. En el extremo del Epicotilo se sitúa la Gémula que es la yema apical, la cual originará el tallo de la planta y las hojas. Las dos zonas laterales, más grandes, se transforman en los Cotiledones que serán las primeras hojas de la planta cuando germine. Éstas hojas suelen ser diferentes de las que tiene la planta adulta y en cuanto la planta forma nuevas hojas, los cotiledones caen.

Aquellas plantas que tienen dos cotiledones en su embrión se llaman Dicotiledóneas y las que tienen un sólo cotiledón se llaman Monocotiledóneas.

Al mismo tiempo que ocurre todo esto, también se produce la multiplicación de la célula triploide, la cual origina una masa de células que aumenta de tamaño y ocupa casi todo el interior de la semilla. En sus células se acumulan sustancias de reserva para nutrir al embrión durante la germinación de la semilla. Esta masa se denomina Endospermo o Albumen.

Mientras ocurren estas transformaciones en el interior del saco embrionario, suceden otros cambios en su zona externa. Así, la primina y la secundina se transforman, por engrosamiento y endurecimiento, en las cubiertas de la semilla. La capa externa forma la Testa que es más dura y leñosa, mientras que la capa interna es el Tegmen, más delgada y coriácea.

Por tanto, tras este periodo de desarrollo embrionario, se forman, dentro del ovario, varias semillas (una por cada saco embrionario). En la estructura final de una semilla podemos diferenciar tres partes: ­ Las cubiertas (Testa y Tegmen) que protegen a la semilla de las condiciones ambientales adversas como sequedad, calor o frío. ­ El Embrión que suele ocupar la punta saliente de la semilla y que es una planta en miniatura que contiene las futuros órganos: raíz, tallo y hojas. ­ El Endospermo o tejido de reserva que acumula los nutrientes que el embrión necesita para llevar a cabo la germinación.

DESARROLLO EMBRIONARIO

ESTRUCTURA DE LA SEMILLA

FORMACIÓN DEL FRUTO Mientras en el interior del ovario se van formando las semillas, el propio ovario de la flor también sufre transformaciones. Sus paredes se engrosan en mayor o menor medida y en muchos casos acumulan gran cantidad de sustancias azucaradas (fructosa). Se origina así el Fruto.

En un fruto se diferencian tres partes: ­ El Exocarpio, que es la capa más externa y endurecida. Suele estar recubierta de ceras y presenta pigmentos. ­ El Mesocarpio o capa intermedia, que acumula muchos nutrientes. Es la capa más gruesa y nutritiva. ­ El Endocarpio, que es una capa interna de aspecto leñoso o coriáceo y que rodea a la semilla.

Cuando los frutos presentan esta estructura y son jugosos y con un mesocarpio abundante, se denominan Frutos Carnosos, como el tomate, melocotón, cereza, etc. Pero, en muchas ocasiones, el fruto pierde agua y se vuelve coriáceo, delgado y duro, formándose así los Frutos Secos. Si el fruto seco se abre espontáneamente para dispersar las semillas, hablamos de Frutos Dehiscentes, como las legumbres, pero si no se abren por sí solos, se llaman Frutos Indehiscentes.

PARTES DE UN FRUTO

FRUTOS DEHISCENTES

FRUTOS CARNOSOS

FRUTOS INDEHISCENTES

GERMINACIÓN DE LA SEMILLA Cuando las condiciones de humedad, temperatura, luz y oxígeno son las adecuadas, se produce la germinación de la semilla, mediante la cual se produce la transformación del embrión en una plántula o plantita inicial que, al desarrollarse, dará lugar a la planta adulta.

La germinación comienza con la absorción de agua por la semilla, con lo cual aumenta de tamaño el albumen y en su interior se activa el metabolismo. Al crecer el albumen se rompen las cubiertas de la semilla.

En primer lugar se desarrolla la radícula, originando una raíz que crece hacia abajo y que comienza a actuar absorbiendo agua y sales minerales en cuanto desarrolla los pelos radicales.

Luego se desarrollan los cotiledones, que crecen hacia arriba y roturan la tierra para emerger. Al principio son blanquecinos y en su crecimiento se alimentan de las reservas del albumen. Al darles la luz, sintetizan clorofila y se vuelven verdes, con capacidad para producir la fotosíntesis.

Por último, comienza a actuar la gémula que origina un tallo que crece entre los cotiledones. Su actuación forma un tallito y el desarrollo de las primeras hojas verdaderas de la planta, momento en el cual los cotiledones mueren y caen.

PROCESO DE GERMINACIÓN DE LA SEMILLA