Biologia dezvoltării plantelor

- Reprezintă procesul de unire al gameţilor.

- Gameţii bărbăteşti sunt formaţi din nucleul generativ al grăunciorului de polen.

- La angiosperme, fecundaţia este dublă (se formează 2 gameţi femeieşti, respectiv

bărbăteşti).

- Cuprinde 2 faze:

a) faza PROGAMĂ - are loc:

1. germinarea polenului şi creşterea tubului polenic;

2. pătrunderea tubului polenic până la nivelul sacului embrionar;

b) faza GAMOGAMĂ - fecundaţia propriu-zisă - are loc unirea gameţilor.

Faza PROGAMĂ

1. Germinarea polenului şi creşterea tubului polenic

- Polenul: - îşi păstrează puterea germinativă o perioadă scurtă de timp, până la 24

de ore (ex. la Paspalum dilatatum - Poaceae/Gramineae - 30 min); conţine o serie de hormoni, vitamine, carotenoizi, săruri minerale ce favorizează germinaţia. Alţi factori implicaţi în germinaţia polenului: temperatura - optim: 20-30°C pH -optim: 5-6

- Stigmatul, stilul

a) stigmatul reprezintă suprafaţa de recepţie a polenului; este alcătuit din celule specializate, aflate în legătură cu celulele canalului stilar;

- morfologia stigmatului este variabilă, în funcţie de tipul florii şi tipul de polenizare;

- îndeplineşte funcţii diferite: recepţia polenului, facilitarea germinaţiei acestuia, furnizarea nutrienţilor necesari granulei de polen pentru germinare, direcţionarea creşterii tubului polenic;

- după cantitatea de exudat eliminat, există stigmat de tip umed (prezintă o secreţie abundentă; favorabil polenului nematurat - binucleat, dar şi celui maturat - trinucleat), respectiv de tip uscat (prezintă o secreţie limitată; favorabil polenului maturat - trinucleat), precum şi stigmat acoperit cu cuticulă sau ceară, care nu elimină exudat;

- o morfologie particulară o prezintă stigmatele care, sub acţiunea unor stimului tactili (de atingere) se pot închide; acestea pot fi lobate, ramificate sau labiate.

b) stilul poate fi, în funcţie de structura internă, de tip fistulos -caracteristic monocotilelor: în interior este constituit dintr-un canal tapetat cu celule glandulare; de tip solid, compact - caracteristic dicotilelor: în interior prezintă un ţesut ale. Din celule specializate în conducerea tubului polenic.

> Germinarea polenului, formarea tubului polenic

După polenizare, între granula de polen şi stigmat, stil, au loc o serie de evenimente care conduc, sau nu, la germinarea polenului şi la formarea tubului polenic.

Etape Procese ce au loc

Interactiunea polen – stigmat Contactul dintre straturile externe ale polenului şi stigmatului Aderarea granulei de polen la stigmat în urma reacţiei dintre exudatul stigmatului şi componentele exinei

Prinderea polenului de stigmat

Semnale de recunoaştere, pe cale electrochimică, prin intermediul glicoproteinelor sau al unor componente membranare cum ar fi lipoproteinele. Schimbări în stratul extern al stigmatului, activarea esterazei

Acceptarea polenului de către stigmat

Imbibiţia, hidratarea polenului. Eliminarea componentelor peretelui granulei de polen.

Semnale de acceptare - eliberarea polipeptidelor sau a lipoproteinelor

! Respingerea polenului de către stigmat

Nehidratarea polenului. Formarea calozei la suprafaţa celulelor stigmatului

Germinatia polenului Activarea polenului

Activarea metabolismului granulei de polen (intensificarea procesului de respiraţie, activarea mitocondriilor, dictiozomilor, mobilizarea substanţelor de rezervă din granula de polen), excreţia enzimelor care acţionează asupra suprafeţei stigmatului – cutinaza

Germinarea polenului

Formarea tubului polenic, închiderea porilor nefuncţionali. Producerea şi secreţia enzimelor

! Respingerea iniţierii, formării tubului polenic

Creşterea tubului polenic este oprită în momentul contactului cu suprafaţa stigmatului

Cresterea tubului polenic Pătrunderea în ţesutul stigmatului

Organizarea pe regiuni a citoplasmei tubului polenic şi a vacuomului.

Solubilizarea substanţelor prezente în spaţiile intercelulare şi a pereţilor celulari, urmată de transformarea şi utilizarea materialului solubilizat. Folosirea produşilor ţesutului stigmatului.

Direcţionarea creşterii tubului polenic

Modificarea substanţelor de depozitare din polen şi a celulelor canalului stilar. Atragerea tubului polenic şi formarea barierelor de caloză. Eliberarea semnalelor de acceptare, sub forma proteinelor.

! întreruperea creşterii tubului polenic

Tubul polenic încetează creşterea în momentul respingerii de către celulele stilului şi datorită absenţei nutrienţilor

2. Pătrunderea tubului polenic până la nivelul sacului embrionar

Sacul embrionar este protejat de 2 integumente şi un ţesut de grosime diferită, în funcţie de specie, numit nucelă. Tubul polenic poate ajunge la nivelul sacului embrionar trecând prin spaţiul lăsat de cele două integumente, respectiv prin micropil - porogamie, prin dreptul chalazei -chalazogamie sau lateral, prin integumente - mezogamie. Mai rar, sacul embrionar iese prin micropil şi întâlneşte direct tubul polenic. Direcţionarea creşterii tubului polenic poate fi asigurată de diverse structuri de conducere de la nivelul ţesutului placentar, al stilului sau al integumentului intern al ovulului, iar atracţia către ovul este datorată activităţii chemotropice a acestuia şi cu precădere a sinergidelor.

Faza GAMOGAMĂ

Tubul polenic intrat în sacul embrionar, eliberează gameţii masculi la nivelul sinergidelor. Aceştia se îndreaptă către oosferă şi celula secundară a sacului embrionar - gameţii femeii. în celulele gameţilor femeii pătrund numai nucleii gameţilor masculi, având loc cariogamia.

Oosfera

+ — ► zigotul principal (2n)

Gamet mascul

Celula secundară a sacului embrionar

+ ► zigotul accesoriu (3n)

Gamet mascul

DEZVOLTAREA ÎN FILOGENIE -EVOLUŢIA ORGANISMELOR VEGETALE

I. EVOLUŢIA APARATULUI VEGETATIV

Lumea vie este împărţită, de clasificările actuale, în 5 regnuri:

- Monera

- Protiste

- Plantae

- Fungi

- Animalia