Botanica - Appunti parte 2

Gimnosperme

Con le gimnosperme entriamo nel gruppo delle spermatofite, le piante a seme. Sperma: seme; phyta: pianta.

Generalità spermatofite

Il seme: grande capacità di sopravvivenza poiché è molto resistente anche nel tempo, protezione dell'embrione. Questo tegumento si arricchisce di strutture utili per la disseminazione evidente perché vediamo un'ala sul seme, segno che si disperde tramite pigmento. Ma nelle gimnosperme esistono una grande varietà di semi. Tutte le spermatofite sono eterosporee e producono:

• Megaspore → megagametofiti → gameti femminili
• Microspore → microgametofiti → gameti maschili

Gimnosperme viventi: Kentia.

Seme

È un ovulo maturo (già avvenuta fecondazione) che contiene l'embrione. L'ovulo immaturo è il megasporangio (chiamato nocella) che produce le megaspore, rivestito dai tegumenti. Il megasporangio contiene la megaspora funzionale che andrà in meiosi da cui si originano 4 megaspore. Il tegumento è una struttura di protezione con un'apertura in alto chiamato micropilo.

Tegumento

I più antichi ovuli fossili risalgono al Devoniano (365 milioni di anni fa). Esso è diviso in lobi.

Evoluzione del tegumento

Ricordando il ciclo di una pianta vascolare:

• Eventi che portano alla formazione dell'ovulo all'interno del megasporangio le cellule madri delle megaspore si riducono ad una.
• La cellula madre delle megaspore dà origine a 4 megaspore ma solo una sopravvive.
• La megaspora sopravvissuta (funzionale) produce un megagametofito che rimane dentro il megasporangio.
• Dopo la fecondazione l'embrione si sviluppa all'interno del gametofito femminile.
• Formazione del tegumento che avvolge tutto il megasporangio eccetto che per l'apertura all'apice.
• Modificazione dell'apice del megasporangio per accogliere le microspore.

Gimnosperme viventi

• Coniferophyta
• Cycadophyta
• Ginkgophyta
• Gnetophyta

1. Coniferophyta

Il più numeroso tra le gimnosperme: 70 generi, 630 specie. Le prime conifere risalgono al Carbonifero (300 milioni di anni fa). Formano estese foreste formate da poche specie dominanti (es. abete rosso che domina la taiga). Ricordiamo la Sequoia sempervirens che può raggiungere 115m di altezza e 11m di diametro. Nella maggior parte dei casi le foglie sono aghiformi o squamiformi, disposti a spirale, opposte o in verticilli. Le aghiformi sono resistenti all'aridità.

Esempio di conifera: Pinus halepensis Mill. (dall'autore Miller) ossia il pino d'Aleppo (famiglia Pinaceae) che fa i coni (pigne).

Sezione trasversale di foglia di Pinus

• Durata delle foglie: Le foglie permangono sulla pianta dai 2 ai 4 anni. Su Pinus longaeva rimangono 45 anni.

Sezione trasversale del fusto di Pinus

Nei pini e nella maggior parte delle conifere, megasporangi e microsporangi sono portati sullo stesso individuo in coni separati (strobili). Quando le strutture maschili e femminili sono portati da 2 individui diversi si chiamano dioiche. Quando le strutture maschili e femminili sono portati dallo stesso individuo si chiamano monoiche.

Nei pini i coni maschili sono piccoli (1-2 cm). Essi producono polline. Nel genere Pinus la disposizione delle foglie (da 1 a 8) in mazzetti fascicolati su rami raccorciati chiamati brachiblasti: accrescimento definito. L'indefinito fa parte dei germogli perché le piante hanno il meristema che accresce indefinitamente.

Sezione longitudinale di cono maschile di Pinus: Le cellule madri sono presenti quando siamo in una fase matura.

Struttura del granulo pollinico

Abbiamo delle espansioni alari piene d'aria che diffondono il polline tramite il vento. La pianta cerca di difendersi dall'autofecondazione disponendo i coni maschili ai piani bassi della conifera e i coni femminili più in alto.

Il grano pollinico è formato da 4 cellule:

• 2 cellule protalliali
• 1 cellula generativa
• 1 cellula del tubetto

Tutto questo si è sviluppato nei microsporofiti.

Sezione longitudinale di cono ovulato femminile di Pinus

Evidenziamo il complesso delle squame ovulifere formato dalla squama portante 2 ovuli e dalla brattea sterile. Nella foto vediamo il micropilo che in questa posizione è una posizione irraggiungibile perché si trova verso l'asse del cono femminile. Nocella che è il megasporangio. Il megasporocito è la cellula madre della megaspora che dà origine a 4 megaspore aploidi.

Ciclo riproduttivo di Pinus

È un processo molto lungo che dura 15 mesi. Solo quando c'è il contatto allora avviene la meiosi con la formazione delle spore ecc. Partendo dalla plantula di pino. Il seme è germinato e ha prodotto una piantina che è lo sporofito che presenta i coni maschili e femminili. Il cono maschile dà origine al microfillo col microsporangio e all'interno abbiamo le cellule madri delle microspore. Nei coni femminili abbiamo il complesso della squama ovulifera con l'ovulo prodotto per la fecondazione. È a livello del momento in cui avviene l'impollinazione.

Teniamo presente l'impollinazione anemofila nel Pinus: in primavera le squame del cono femminile sono ben separate e pronte per ricevere il polline. L'aria passa e serve per proteggere l'ovulo e far arrivare il polline all'ovulo. Ma la struttura del cono femminile permette una circolazione dell'aria che penetra nel sistema delle squame e circolando sbatte sulla parte centrale della pigna e con un circolo entra nel micropilo. Ovviamente le squame devono essere aperte al momento dell'impollinazione. Se l'impollinazione non avviene l'ovulo abortisce e non si produce allo sviluppo dell'ovulo.

Se avviene l'impollinazione dopo 1 mese dal contatto, la cellula madre delle megaspore produce le 4 megaspore di cui solo una rimarrà funzionale e produrrà il megagametofito (inizio dopo 6 mesi dall'impollinazione e completamento dopo altri 6 mesi). Solo dopo 15 mesi dall'impollinazione gli archegoni sono pronti per la fecondazione. Il megagametofito presenta diversi archegoni dando origine al fenomeno della poliembrionia. Se ne formano tanti ma si sviluppa solo uno che è contenuto all'interno del megagametofito aploide. Esso è organizzato in una parte apicale che darà origine al germoglio e una parte basale che darà origine alla radice.

Cosa fa il granulo pollinico quando entra in contatto con la nocella? Avviene meiosi solo quando c'è contatto. Il granulo quando si trova a contatto con la nocella le varie cellule si sviluppano. La cellula del tubetto si allunga formando una sorta di tubo che penetra nella nocella dove vi si radica. Abbiamo la cellula del peduncolo sterile e la cellula spermatogena che porta 2 gameti a livello della cellula uovo. Questi 2 gameti portati dal granulo pollinico, solo uno sarà attivo nella fecondazione cioè solo un nucleo spermatico si unisce al nucleo della cellula uovo (cariogamia). L'altro nucleo spermatico si degenera.

Struttura del seme: sezione longitudinale

• Il rivestimento deriva dalla pianta madre.
• Gametofito aploide che fa sempre parte dei tessuti della pianta madre che serve per nutrire l'embrione.
• Abbiamo le due generazioni a contatto: tessuti diploidi della pianta madre che si fronteggiano con la pianta madre del figlio.
• L'embrione presenta un gradiente morfologico: parte apicale e basale.

La cuffia radicale è una struttura protettiva che circonda la radice importante per la vita della pianta perché mano a mano che l'embrione produce le radici esse devono entrare nel terreno e la frizione che c'è tra la radice e il suolo è altissima e le cellule rischiano di distruggersi durante questo accrescimento. Ma le radici sono protette da questa cuffia radicale rendendo più fluido il passaggio delle radici nel suolo così da non spaccare le radici. A maturità i coni femminili si aprono e rilasciano i semi (alati o no a seconda delle specie). Alcune specie hanno coni che si aprono solo dopo un incendio.

Altre importanti Coniferophyta:

• Larice (Larix): molto alta soprattutto in montagna che perde le foglie.
• Abete (Abies).
• Cipresso (Cupressus sempervirens). Deriva dalle aree medio-orientali ma qui da noi riesce a riprodursi.
• Ginepro (Juniperus). I coni femminili sono circondati da un tessuto più morbido (coni di ginepro).
• Taxus baccata che ha un seme velenoso mortale, involucro carnoso commestibile. I semi nei coni sono singoli e ha circondato il seme di un tessuto morbido e zuccherino chiamato arillo che si può mangiare. IL SEME NO!!!

Come si identificano le famiglie di conifere con la chiave decotomica

È un sistema che ci permette di classificare le piante in base alla loro caratteristiche.

2. Phylum Cycadophyta

• Tropicali e subtropicali. Comparse nel Permiano circa 250 milioni di anni fa (era delle cyca).
• I coni sono separati (piante dioiche).
• I gameti maschili sono flagellati! È per questo che serve l'acqua per la fecondazione.

Es. Encephalartos ferox, Cycas siamensis.

3. Phylum Ginkgophyta

• Unico rappresentante il Ginkgo Biloba.
• I semi portati in coppia su peduncoli, sono ricoperti da un involucro carnoso. I semi sono ricchi in acido butanoico ed esanoico causa del loro odore molto sgradevole.
• Dioici.
• Ricordano le angiosperme perché iniziano ad avere delle foglie larghe.

4. Phylum Gnetophyta

• Genere Gnetum
• Genere Ephedra
• Genere Welwitschia

Gnetum

• Habitus: arborea, arbustive, liane.
• Distribuzione: pantropicale.
• Grande somiglianza con le eudicotiledoni: foglie grandi coriacee e i semi vengono consumati crudi, bolliti, cotti o arrosto.

Ephedra

• Regioni aride o desertiche.
• Foglie squamiformi, fusti articolati.
• Contiene alcaloidi efedrina e pseudoefedrina. È un composto stupefacente poiché l'efedrina può essere trasformata in methcathinone e metanfetamina.

Welwitschia (mirabilis)

• Strobili caratteristici e strobili ovulati.
• Vive in Angola, Namibia, Sud Africa. Produce solo 2 foglie che continuano a crescere nel corso della sua vita. Gli strobili si sviluppano dal tessuto meristematico al margine del disco legnoso centrale.

Angiosperme

Anthophyta è il phylum più vasto di piante (300.000 specie). Presenta una grande diversità morfologica. Un esempio è l'Eucalyptus regnans (Australia sud-orientale), altezza 100 mt, circonferenza 20 metri. Le anthophyte presentano anche piante piccolissime chiamate Wolffia arrhiza (famiglia Lemnaceae) grande 1mm. Abbiamo anche la Lemna gibba (2-3mm).

Caratteristiche distintive delle angiosperme

• Fiore
• Frutto
• Caratteristiche esclusive del ciclo vitale, non condivise con i gruppi precedentemente

Abbiamo due classi:

• Monocotyledonae (gigli, e grano) dove il fiore è formato da 3 petali o multipli di 3
• Eudicotyledonae: fiore composto da 5 petali o multipli (le piante succulente fanno parte di questa classe). Nelle prime la disposizione delle spine a verticillo fa riconoscere che sono Cactaceae (America); se sono disposte a doppi allora sono Euforbiaceae (Africa). Hanno entrambi una caratteristica verde e una spigolatura del fusto che permettono una migliore cattura della luce e una minore dispersione del vapore acqueo. Le altre due foto ci fanno vedere la diversità della struttura fiorale.

Le Anthophyte comprendono varie linee evolutive, tra cui le più ampie sono:

• Monocotyledonae, circa 90.000 specie
• Eudicotyledonae, circa 200.000 specie

La maggior parte è autotrofa:

• 200 monocotiledoni sono parassite; fanno poca fotosintesi
• 1800 eudicotiledoni sono parassite; fanno poca fotosintesi

Esempi di piante parassite:

• Il viscum album si nutre della linfa del pioppo.
• Cuscuta salina che produce sostanze importanti per la fitoterapia.
• Rafflesia arnoldii che puzza di decomposizione per attirare le mosche.
• Monotropa uniflora (micoeterotrofa) che è completamente bianca, non ha la clorofilla o almeno se c'è non è attiva. Diciamo che è micoeterotrofa ossia la monotropa entra in associazione micorrizica con lo stesso fungo che colonizza le radici del pino per esempio. Una parte del glucosio ceduto al fungo va a finire alla monotropa. Parassitano la pianta attraverso il ponte fungino quindi!

Fiore

Cosa è il fiore? Il fiore è un germoglio ad accrescimento definito che porta gli sporofilli.

Cosa sono gli sporofilli?

Sono foglie modificate che portano gli sporangi. I fiori possono essere singoli o riuniti in infiorescenze. Singoli e riuniti in infiorescenze Si ha una perdita di petali. Quelli sul margine hanno un solo petalo grande. Es. Bellis perennis E' una delle infiorescenze più complesse organizzato nel dettaglio ossia tutti i fiorellini microscopici si riuniscono per fare un bel fiore a infiorescenza (infiorescenza a capolino).

Tipi di infiorescenza

Organi sessuali delle piante: Disposizione degli organi in un fiore ermafrodito (schema semplificato) I tessuti dell'ovario saranno fondamentali per il frutto: trasformazione tessuti ovario.

Le parti fiorali: pezzi fiorali sterili

Petali e sepali sono strutture sterili. Il ricettacolo è la struttura che si trova nella parte più apicale dello stelo in cui sono inseriti i pezzi fiorali.

Le parti fiorali: pezzi fiorali fertili

Ricettacolo: ovario e ovuli. Ci sono carpelli formati da parti dell'ovario,