TEMA 5

LA REPRODUCCIÓN SEXUAL EN PLANTAS

1º de Bachillerato

Índice

• Reproducción en espermatofitas– Gimnospermas– Angiospermas

• Fecundación y formación de la semilla• Dispersión de las semillas y germinación• Reproducción de plantas y biotecnología• Ciclos biológicos

Las espermafitas o fanerógamas son las plantas superiores, que poseen una estructura tipo cormo (raíz, tallo y hojas verdaderas) y que se caracterizan por tener flores y porque el embrión queda encerrado en una semilla. La semilla es la estructura reproductora característica de estas plantas. Hay dos grupos de espermafitas

Gimnospermas: No tienen ovario y las semillas estas al descubiertoAngiospermas: Las semillas quedan dentro del fruto. Son las plantas más abundantes.

Reproducción en espermatofitas

REPRODUCCION EN GIMNOSPERMAS

Las Gimnospermas tienen flores muy poco evolucionadas y unisexuales, que forman un solo gameto, el masculino o el femenino.

Los gametos desnudos están apoyados sobre hojas escamosas, que pueden endurecerse y formar conos, como es el caso de la clase más representativa, las Coníferas.

En las Coníferas los conos masculinos son amarillos formados por numerosas escamas con bolsas llenas de polen, los conos femeninos son verdosos formados por escamas en las cuales hay óvulos descubiertos.

En la maduración los conos masculinos liberan al aire millones de granos de polen, que transportados por el viento (polinización anemófila) caen en los conos femeninos, fecundando los óvulos, y formandola semilla (piñón).

Al cabo de un año aproximadamente, la piña se abre y deja caer los piñones, que gracias a su prolongación escamosa se dispersan por el viento hasta caer en un lugar idóneo para su germinación dando lugar a un nuevo individuo.

Polinización

Fecundación

Formación de la semilla

Formación del fruto

Diseminación

Germinación

Estructura de la florLa flor está compuesta de un conjunto de hojas modificadas dispuestas en círculos llamados verticilos florales.

Una flor completa consta de las siguientes partes:

Flor

Pedúnculo floral

Periantio (Cáliz y corola)

Órganos sexuales (Ovarios y estambres)

Pedúnculo floralEs el tallito que une la flor al resto de la planta. En su extremo presenta un ensanchamiento, llamado receptáculo, donde se insertan las demás piezas florales.

También pueden localizarse allí nectarios, glándulas productoras de un líquido azucarado llamado néctar.

PeriantioEs la envoltura de la flor. Es el conjunto de hojas estériles que rodean y protegen a las hojas fértiles. El periantio puede estar formado por dos verticilos:

• El cáliz, que es el conjunto de hojas verdes llamadas sépalos que protegen a la yema floral.

• La corola, formada por hojas coloreadas llamadas pétalos.

Tipos de flores según su periantio

Órganos sexuales de la flor

Androceo

Estambres

Filamento

Anteras

Gineceo(Carpelos)

Pistilo

Ovario Estilo Estigma

Estilo

• Parte masculina de la flor. • Está integrado por un conjunto de hojas muy

transformadas denominadas estambres, encargadas de la producción de las microsporas.

• Cada estambre tiene un filamento con una cápsula en su extremo llamada antera, formada a su vez por dos tecas.

• En su interior se encuentran los sacos polínicos (son los microsporangios), en cuyas paredes se encuentran las células madre de los granos de polen, que por meiosis darán las microsporas haploides (los granos de polen).

1: Filamento; 2: Teca; 3: Conectivo (los vasos conductores en rojo); 4: Saco polínico (también llamado esporangio).

El androceo:

Granos de polen en el estigma de la flor

• Los granos de polen están rodeados de dos cubiertas una interna (intina) y otra externa y muy resistente (exina) que tiene poros y diferentes rugosidades.

Grano de polen de acanto

El gineceo

• Parte femenina de la flor. • Está formado por hojas denominadas carpelos que

producirán las macrosporas. • Los carpelos, en las angiospermas, se sueldan para formar

una cavidad cerrada donde se aloja el óvulo. • Los carpelos soldados se asemejan a una botella

denominada pistilo. • Su parte inferior, ensanchada, es el ovario, donde se

encuentran los óvulos que contienen los gametos femeninos

• La parte intermedia es el estilo.• Termina en un ensanchamiento, el estigma que tiene

forma variada y segrega una sustancia pegajosa para retener los granos de polen.

CARPELO

Estigma

Estilo

Óvulo

Óosfera

Saco embrionario

Ovario

ESTAMBRE

FLOR COMPLETA

CARPELO

Filamento

Sacos polínicos

Polen

Antera

AndroceoSépalos Receptáculo

Pétalos

Gineceo Estigma

Estilo

Óvulo

Óosfera

Saco embrionario

Ovario

Pedúnculo floral

Por donde la flor se une a la planta. En el receptáculo se insertan la piezas florales. Puede tener nectarios

Perianto

Hojas estériles. Son dos verticilos: cáliz (hojas verdes llamados sépalos) y corola (hojas coloreadas denominadas pétalos)

Órganos sexuales

Androceo: Parte masculina. Formado por estambres con filamentos, anteras y sacos polínicos. Donde se forma el

polen que contiene los gametos masculinos

Gineceo: Parte femenina. Formado por carpelos soldados forman el pistilo. Donde se encuentra el ovario donde está el

óvulo que contiene los gametos femeninos, el estilo y el estigma

En el óvulo, el núcleo haploide (n) de la célula que constituye el saco embrionario, se divide por tres divisiones mitóticas consecutivas y da ocho núcleos haploides (n).

De ellos, tres en cada extremo se rodean de citoplasma propio y de una membrana, constituyendo células independientes.

Las tres superiores son las dos sinérgidas y la oosfera, que es el gameto femenino. Las tres inferiores reciben el nombre de antípodas.

Los dos núcleos restantes (núcleos polares), situados en el centro, se fusionan para constituir el llamado núcleo secundario diploide (2n) del saco embrionario.

Núcleos secundarios

Saco embrionario Oosfera

Tubo polínico

2

Polinización

Es el proceso por el cual el polen es transportado desde las anteras de los estambres hasta los estigmas de los carpelos.

Puede ser de dos formas:

AUTOPOLINIZACIÓN POLINIZACIÓN CRUZADA

Si la flor es hermafrodita, los granos de polen pueden ir a parar a los estigmas de la misma flor (polinización directa).

Cuando van a los de otra flor, se dice que la polinización es indirecta o cruzada. Es el tipo de polinización más frecuente en todo tipo de plantas.

Para ello existen mecanismos diversos, como que estambres y carpelos maduren en épocas distintas, que impiden que el polen llegue al estigma de la misma flor.

LA POLINIZACIÓN

Según el mecanismo

de transporte del polen

Polinización anemógama

Polinización entomógama

FLOR DE TRIGO

POLINIZACIÓN ANEMÓGAMA POLINIZACIÓN ENTOMÓGAMA

Carpelo maduro

Carpelo inmaduro

Estambre marchito

Trompa del insecto

Nectario

Estambres

Estigma

Espiga

El polen se transporta por el vientoEl polen lo transportan insectos (También

aves y murciélagos)

Se simplifican las envueltas del perianto y estigmas plumosos

Es insegura, por lo que se libera gran cantidad de polen

Se desarrollan adaptaciones para atraer a los animales: producción de néctar, polen como

alimento, colores y aromas

Es más segura y eficaz

Tipos de polinización- Polinización anemógama o anemófila: Se realiza

por el viento. Se produce una gran cantidad de polen. Los estigmas de las flores que los reciben son grandes y están accesibles. (gramíneas, encina, álamo, olivo, etc). Es una polinización insegura.

- Polinización hidrógama o hidrófila: Se lleva a cabo por el agua y es poco común, salvo en las plantas acuáticas, (Posidonias).

- Polinización zoógama o zoófila: La efectúan los animales, especialmente insectos (entomógama o entomófila), ciertas aves (ornitógama u ornitófila) como el colibrí, y algunos murciélagos y moluscos. Es típica de angiospermas y es la más precisa. Las plantas tienen adaptaciones como la fabricación de néctar azucarado, los colores brillantes o los aromas para atraer a los animales que realizan la polinización.

Fecundación• Llega el grano de polen al estigma.• Se forma el tubo polínico por donde bajan los núcleos espermáticos a través del

pistilo. • El tubo polínico llega hasta el micropilo y penetra en el saco embrionario, donde las

sinérgidas provocan la liberación de los núcleos espermáticos. • Se produce una doble fecundación: Un núcleo se fusiona con la oosfera y origina el

cigoto diploide y el otro se fusiona con el núcleo secundario y forma el núcleo endospérmico triploide (3n).

• El cigoto se transforma en embrión y el núcleo endospérmico en endospermo o albumen (tejido nutritivo).

3

DOBLE FECUNDACIÓN EN ANGIOSPERMAS

2o núcleo espermático

oosfera

Cigoto (2n)

embrión de la semilla

tejido triploide (3n)

albumen

1er núcleo espermático

núcleos secundarios

LA FECUNDACIÓN Y LA FORMACIÓN DE LA SEMILLA

Núcleos secundarios

Saco embrionario Oosfera

Núcleos espermáticos

Tubo polínico

Grano de polen

1 Una vez que llega el grano de polen al estigma se desarrolla el tubo polínico que va por el estilo y el ovario hasta llegar al óvulo

1

2

Mientras en el óvulo se desarrolla el saco embrionario: Con 8 núcleos haploides en 7 células. Una con los dos núcleos secundarios y la oosfera

2

3

Por el tubo polínico bajan los dos núcleos espermáticos que producen una doble fecundación

3

En el embrión por sucesivas, mitosis se forman los cotiledones (primeras hojas del embrión), la radícula (raíz del embrión) y la gémula (yema del embrión). Alrededor del embrión se desarrolla el albumen. El núcleo endospérmico se divide por sucesivas mitosis, hasta formar una masa de células, que se cargan de sustancias de reserva que serán utilizadas por el embrión para formar una nueva planta.

Al tiempo que se forman el embrión y el endospermo, los tegumentos del rudimento seminal se convierten en las cubiertas seminales; el resultado final es una semilla.

La semilla es el producto de la fecundación de la oosfera y el núcleo secundario.

Toda semilla está formada típicamente por tres partes: embrión, endospermo o albumen y tegumentos.

El embrión es el esbozo de una nueva planta, pero no la planta, con unos órganos incipientes, compuesta por:

La gémula o yema del embrión, dispuesta por encima de la inserción de los cotiledones.

Los cotiledones u hojas del embrión; uno en las monocotiledóneas y dos en las dicotiledóneas.

La plúmula o tallito incipiente La radícula o raíz del embrión.

Tipos de semillas

Dicotiledoneas

Monocotiledoneas

Diferencias entre plantas monocotiledoneas y dicotiledoneas

Formación del fruto De forma paralela a la formación de la semilla, el ovario se agranda rápidamente y se va transformando en el fruto. La función del fruto es proteger a la semilla.

Un fruto típico está compuesto de las semillas y de el pericarpio, que son las paredes del ovario, y que a su vez se diferencia en endocarpo, mesocarpo y epicarpio

Los frutos pueden ser:

Frutos carnosos. Acumulan sustancias nutritivas Frutos secos. Las hojas carpelares están

lignificadas y endurecidas y el pericarpio es seco. Frutos dehiscentes. Tienen mecanismos de

apertura para facilitar la salida de las semillas.

Frutos indehiscentes. Carecen de mecanismos de salida

Diseminación de frutos y semillas

La diseminación de los frutos y semillas tiene como finalidad asegurar que el desarrollo de las nuevas plantas no se vea obstaculizado por la competencia con otros individuos por el espacio, los nutrientes, la luz, etc.

Este proceso se realiza de diferentes formas según sean los frutos y semillas.Diseminación de frutos y semillas

Dependiendo de si se trata de frutos dehiscentes o indehiscentes

Autócora Anemócora Zoócora Hidrócora Antropóco

ra

En los frutos dehiscentes, las semillas quedan en libertad cuando los tejidos del pericarpo se abren, generalmente con el fruto unido a la planta.

En algunos casos se hace de manera brusca y las semillas son lanzadas a cierta distancia (diseminación autócora o mecánica), como ocurre con el fruto del pepinillo del diablo, debido a la presión del liquido interno; o la legumbre del guisante, que se retuerce cuando se seca.

Si las semillas no se desprenden con tanta fuerza, la diseminación se realiza por el viento (anemócora); por animales (zoócora) como las aves acuáticas que transportan todo tipo de semillas adheridas con el barro; por el agua (hidrócora) o por los seres humanos (antropócora).

En los frutos indehiscentes, las semillas se desprenden de la planta junto con el fruto, que es el que se dispersa, liberando las semillas cuando se produce la putrefacción o fractura del fruto.

• La anemócora es típica de los frutos con vilanos o penachos de pelos (por ejemplo, el diente de león) o con expansiones laminares a modo de alas membranosas (por ejemplo: el olmo o el arce).

• La zoócora se presenta en frutos que tienen ganchos o sustancias pegajosas que permiten su adherencia a los animales (por ejemplo, la alfalfa, etc.). Tambiénen los frutos carnosos que son comidos por los animales, y sus semillas escupidas o eliminadas con las heces. Igual sucede con frutos secos y semillas recolectados por animales como hormigas, ratones, etc., como parte de ellos no los comen, pueden germinar.

• La hidrócora se da en algunas plantas que crecen cerca del agua y cuyos frutos flotan, como los de los juncos, los cocos de las palmas, etc.

• La diseminación por los seres humanos (antropócora) se efectúa de múltiples formas.

Germinación de las semillas

La mayoría de las semillas necesitan un período de latencia o reposo más o menos largo antes de la germinación, condicionado por el ambiente y por factores internos, incluso de carácter hereditario.

Durante este tiempo la actividad biológica se reduce, lo que permite que las semillas resistan las condiciones desfavorables del medio. Cuando la temperatura y humedad ambiental son favorables, se produce la germinación y se inician las ultimas etapas del desarrollo embrionario.

Hay una descomposición de los factores que inhiben el proceso, y si la semilla es muy dura, el deterioro de la cubierta por medios abrasivos o digestión parcial. La semilla se hincha por la entrada masiva de agua, se rompen los tegumentos y entra aire para realizar la respiración celular a partir de las reservas nutritivas. Comienza la actividad celular del embrión.

La radícula sale a través de las cubiertas de la semilla y se va alargando. Las células se diferencian en tejidos especializados.

La planta se nutre de las reservas acumuladas hasta que surgen hojas verdes y puede realizar la fotosíntesis.

Periodo de latencia

Cambio de condiciones

Entrada de agua y aire

Salida de la radícula

Alargamiento de la planta

Diferenciación de tejidos

Las primeras hojas hacen la fotosíntesis

La entrada masiva de agua provoca la ruptura de los tegumentos.

La radícula es la parte que primero se abre paso.

El crecimiento primario se inicia al dividirse las células del ápice. A medida que crece se produce la

diferenciación celular y la formación de tejidos especializados.

Cotiledones

Primeras hojas

Restos del tegumento

Radícula

Ápice

Tegumento

Meristemo apical

LOS CICLOS VITALES DE LOS ORGANISMOS CELULARES Los seres vivos presentan a lo largo de su vida dos fases una en la que son diploides y otra en la que son haploides.

La fase diploide se desarrolla desde la formación del zigoto hasta la meiosis.

La fase haploide transcurre desde la meiosis hasta la formación de un nuevo zigoto a partir de la fecundación de dos gametos.

Según el momento en que ocurra la meiosis podemos distinguir:

• Ciclo haplonte• Ciclo diplonte• Ciclo diplohaplonte

Reproducción de las plantas y la biotecnología

La Biotecnología es el conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos o partes de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines bien determinados, es decir, para la obtención de bienes y servicios.

La biotecnología vegetal es la específica de las plantas y en muchos casos supone una intervención en su ciclo reproductor.

Hasta hace poco, estos procesos se limitaban a:

Aprovechamiento de formas naturales de reproducción (injertos).

Selección de individuos con características deseables mediante: Obtención de híbridos Inducción de mutaciones (poliploidías)

Los injertos tuvieron mucha importancia en el caso de la plaga de filoxera que afecto a las vides de toda Europa en el siglo XIX.

La utilización de portainjertos de origen americano (resistentes a la filoxera) salvó este tipo de cultivo.

INDUCCIÓN DE MUTACIONES:

aplicación de colchicina sobre una planta

OBTENCIÓN DE HÍBRIDOS

Frutas híbridas

La nueva biotecnología de plantas

Biotecnología de plantas

Cultivos “in vitro”

Pequeñas porciones de la planta se cultivan in vitro para obtener clones de la planta madre

Plantas transgénicas

Tecnología del ADN recombinante para conseguir plantas con capacidades que

previamente no tenían

Cultivos “in vitro”

Tiene ciertas ventajas como:1. Obtención en tiempo record gran cantidad de plantas idénticas entre si y libres de plagas y enfermedades.2. Conservación durante varios años, miles de especies vegetales en un espacio pequeño.3. En sólo seis meses se pueden obtener nuevas especies o variedades.4. Librar de enfermedades a plantas y rejuvenecer el material de partida.5. Mantener la producción durante todo el año.

Plantas transgénicas

Los transgénicos son organismos a los cuales se han introducido uno o más genes provenientes de otra especie. Las plantas transgénicas poseen genes de todas las procedencias: de otras plantas, de animales, de bacterias, de virus y de hongos, y muchas veces poseen combinaciones de ellos, ya que se necesitan armar complejos sistemas moleculares para garantizar la expresión de los genes foráneos.

Beneficios de los transgénicos

Resistencia a herbicidas

Mejora de la productividad y producción

Mejora de la calidad nutritiva

Control de enfermedades virales

Tolerancia al estrés ambiental

Producción de frutos más resistentes

Producción de plantas biorreactoras

Fijación de nitrógeno

Producción de fármacos y vacunas

Resistencia a insectos

Desventajas de los transgénicos

Insecticidas Bt

Producción de súper plagas

Resistencia a antibióticos

Inestabilidad genética

Interacción ecológica negativa

Riesgo a la biodiversidad

Transferencia horizontal de genes

Aparición de alergias

Medio ambiente

Ciclo biológico de un musgo (Briofitas)

Ciclo biológico de un helecho

(Pteridofitas)

Ciclo biológico de una conífera

(Gimnospermas)

Musgos HelechosEspermafita

s

La evolución de las plantas guarda una estrecha relación con la evolución de sus ciclos diplohaplontes.

En estos ciclos se observa una regresión de la fase gametofítica a medida que los grupos vegetales evolucionan.

FASE GAMETOFÍTICA

FASE ESPOROFÍTICA

EVOLUCIÓN

Resumen de la reproducción sexual en las plantas espermatofitas

PÉTALOSSÉPALOS

ANDROCEO GINECEO

CARPELOS

SACOS POLÍNICOS

GRANOS DE POLENÓVULOS

está formada por

pueden ser

como

que constan de

en su interior se encuentran los

donde se forman los

que constan de

OOSFERA

en su interior se encuentran los

cada uno contiene una

como

formado por formado por

ESTÉRILESFÉRTILES

FILAMENTOSANTERAS ESTIGMA

ESTILO

OVARIO

CÁLIZ COROLA

formado por formado por

ESTAMBRES

PEDÚNCULO FLORAL

que se unen a la planta por elLA FLOR VERTICILOS FLORALES