Trichomanes reniforme G. Forst.
BOTANICA SISTEMATICA
Lezione 2 – Biologia della Riproduzione
Alessandro Petraglia
La riproduzione è quel processo mediante il quale un individuo dà
origine ad uno o più discendenti a lui simili capaci di riprodursi
La riproduzione è importante per la conservazione e la diffusione
della specie
In tantissimi casi la conservazione della
specie non coincide con la conservazione
dell’individuo, infatti molte specie, dopo
essersi riprodotte, muoiono.
?
Questo si verifica non solo nelle piante
annuali o bienni, ma anche in molte specie
perenni che fioriscono e producono semi una
sola volta nella loro vita
Agave americana L.
Biologia della riproduzione
Nei vegetali sono stati distinti vari tipi di riproduzione
In base alla parte del corpo interessata a questo processo si parla di
SPECIE OLOCARPICHE se l’individuo
passa nella sua interezza alla fase
riproduttiva.
La riproduzione rappresenta la scomparsa
dell’individuo come tale
SPECIE EUCARPICHE se l’individuo,
dopo un periodo più o meno lungo di
vita vegetativa, modifica una porzione
del suo corpo in modo che sia solo
questa a partecipare in modo diretto al
processo riproduttivo
L’OLOCARPIA si trova solo negli organismi
unicellulari nei quali la funzione vegetativa e
quella riproduttiva sono più o meno distanziate
nel tempo, ma non nella parte del copro che vi
partecipa
In base alla modalità con cui avviene il
processo riproduttivo si distinguono due
differenti tipi di riproduzione
VEGETATIVA
SESSUATA
Biologia della riproduzione
1 Riproduzione vegetativa
La riproduzione vegetativa (o agamica) consiste nella produzione di nuovi
individui in seguito alla suddivisione in due o più parti del corpo vegetativo
di un individuo, o al semplice distacco di una sua parte più o meno grande
1. SCISSIONE
2. GEMMAZIONE
Modalità della riproduzione vegetativa
3. FRAMMENTAZIONE VEGETATIVA
4. PROPAGULI PLURICELLULARI
5. SPORULAZIONE
Biologia della riproduzione
1. SCISSIONE
2. GEMMAZIONE
3. FRAMMENTAZIONE VEGETATIVA
4. PROPAGULI PLURICELLULARI
5. SPORULAZIONE
Biologia della riproduzione
Biologia della riproduzione
1. SCISSIONE
E’ la forma più semplice di riproduzione vegetativa
Nella scissione la cellula madre si divide completamente
in due nuove cellule figlie  SCHIZOTOMIA
Un più elevato valore di propagazione si ha nella divisione
multipla (SCHIZOGONIA) di una cellula nella quale da una
cellula madre si originano molte cellule figlie
Chlamydomonas sp.
2. GEMMAZIONE
Differisce dalla scissione perché le cellule originatesi
per mitosi sono più piccola della cellula madre
Nella gemmazione le cellule che si originano
costituiscono delle protuberanze della cellula madre
Sia la cellula madre che la cellula figlia possono riprendere
a dividersi prima che avvenga il distacco
Saccharomyces sp.
Biologia della riproduzione
3. FRAMMENTAZIONE VEGETATIVA
Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo dell’individuo capace
a propria volta di riaccrescersi e di ripristinare un nuovo individuo
Questa forma di riproduzione si riscontra dalle alghe azzurre fino alle piante superiori
In giardinaggio viene utilizzata la
capacità rigenerativa per
propagare alcune specie vegetali
(TALEA)
Biologia della riproduzione
4. PROPAGULI PLURICELLULARI
Consiste nel semplice distacco di una parte del corpo specializzata per
questa funzione e dalla quale si originerà un nuovo individuo
Questa forma di riproduzione si riscontra in numerosi gruppi
Marchantia polymorpha L.
Dentaria bulbifera L.
Biologia della riproduzione
5. SPORULAZIONE
Si può considerare come un caso particolare di frammentazione che si
concretizza con la produzione, sempre per mitosi, di cellule capaci di dare
origine ad un individuo se le condizioni ambientali sono favorevoli
In quasi tutti i gruppi di organismi vegetali (procarioti ed eucarioti) si sono sviluppate
cellule germinali asessuate (AGAMETI) che rappresentano un importante mezzo di
moltiplicazione
Se sono unicellulari si chiamano
sporocisti, se sono pluricellulari si
chiamano sporangi e contengono
meiospore
Esogeni
CONIDI (Esospore o Conidiospore)
Prodotte all’interno di sporocisti
Endogeni
ENDOSPORE
Biologia della riproduzione
2 Riproduzione sessuata
L’importanza della riproduzione sessuata (o sessuale) risiede più che
nell’aumento del numero degli individui, nella ricombinazione del loro
patrimonio genetico. In tal modo vengono sostanzialmente migliorate le
condizioni per l’adattamento e l’evoluzione
La riproduzione sessuata consiste nell’unione di due cellule
GAMIA
Durante la quale avviene la fusione del loro contenuto
PLASMOGAMIA
+
CARIOGAMIA
Il risultato della gamia è una nuova cellula
ZIGOTE
Biologia della riproduzione
Come sono fatte le cellule tra le quali avviene la gamia?
La riproduzione sessuale ha come presupposto due successive divisioni di una
cellula particolare (cellula madre = meiocito = cellula gonotoconte), dalla quale
verranno prodotte sempre quattro cellule (tetradi)
2n
La divisione della cellula non
avviene per mitosi, ma per MEIOSI
Queste cellule si differenziano da
quelle che si originano per mitosi
perché hanno un numero di
cromosomi dimezzato (n, aploide)
e perché i loro cromosomi hanno
una
distribuzione
dei
geni
differente da quella del meiocito
Meiosi I
Meiosi II
4 meiospore (n)
Biologia della riproduzione
Negli organismi vegetali esistono diversi tipi di gameti
ISOGAMIA
I gameti sono
(ISOGAMETI)
morfologicamente
uguali
+
-
Si differenziano fisiologicamente
ANISOGAMIA
I gameti sono morfologicamente uguali, ma uno
è più grande e l’altro è più piccolo
(MACROGAMETI e MICROGAMETI)
Il macrogamete, più grande e meno mobile,
viene definito come gamete femminile
OOGAMIA
Il gamete femminile è grande e immobile e
viene fecondato da gameti maschili piccoli e
mobili (SPERMI)
SPERMATOZOIDI
Con flagelli
SPERMAZI
Senza flagelli
Biologia della riproduzione
Le strutture in cui si formano i gameti sono dette
GAMETOCISTI
Se i gameti si formano all’interno
di organi riproduttori unicellulari
OOGONI
GAMETANGI
Se i gameti si formano all’interno
di organi riproduttori pluricellulari
SPERMATOGONI
ARCHEGONI
ANTERIDI
ALGHE
FUNGHI
Chara sp.
Biologia della riproduzione
Modalità di riproduzione sessuale
ISOGAMIA
Se ad incontrarsi sono i gameti si parla di GAMETOGAMIA
ANISOGAMIA
GAMETOGAMIA OOGAMA
Se ad incontrarsi sono i gametangi si
parla di GAMETANGIOGAMIA
Oomycetes
Zygomicetes
Se ad incontrarsi sono cellule somatiche di segno opposto si parla di SOMATOGAMIA
Basidiomycetes
Ascomycetes
Biologia della riproduzione
I cicli metagenetici
In tutti gli organismi con riproduzione sessuata ha luogo, in seguito alla gamia
di gameti aploidi, una successione di
APLOFASE
n
Plasmogamia
DICARIOFASE
DIPLOFASE
n+n
2n
Cariogamia
Nel corso della meiosi si formano poi nuovamente cellule riproduttive aploidi
Questa successione ciclica prende il nome di ALTERNANZA DI FASE NUCLEARE
Biologia della riproduzione
Alternanza di riproduzione e generazione
Nel corso dell’evoluzione delle piante pluricellulari si è giunti molte volte ad una
ripartizione regolare di determinate modalità di riproduzione in distinti momenti
dello sviluppo ontogenetico
Si sono in tal modo originate diverse forme di ALTERNANZA DI GENERAZIONE
GENERAZIONE
Periodo dell’ontogenesi che inizia con un particolare
tipo di germe e dopo varie mitosi si conclude con un
altro tipo di germe
La denominazione delle generazioni segue quella dei germi da loro prodotti
GAMETOFITO
Generazione formante gameti
SPOROFITO
Generazione formante spore
Biologia della riproduzione
Per GENERAZIONE si intende il complesso di cellule che svolgono vita vegetativa e
che, dividendosi per mitosi, danno origine ad altre cellule caratterizzate dalla
medesima fase nucleare (n o 2n)
Nei vegetali esiste una grande variabilità per quanto riguarda la fase nucleare che
caratterizza gli individui che noi di norma riconosciamo in natura
A questo proposito si distinguono i
seguenti cicli, il cui significato
sistematico e filogenetico è molto
differente
P
K
gameti
M
singamia
APLONTE
APLODIPLONTE
DIPLONTE
Biologia della riproduzione
P
1. CICLO APLONTE
K
2n
M
I vegetali APLONTI sono i più primitivi
Negli APLONTI la gamia, con la conseguente formazione dello
zigote, è immediatamente seguita dalla meiosi con la quale non
vengono prodotti gameti, ma meiospore
Ognuna di queste può accrescersi e formare un individuo
formato da cellule con corredo cromosomico n (APLOIDE)
-
n
P = plasmogamia
K = cariogamia
M = meiosi
= mitosi
mitosi limitate all’aplofase = non esiste una fase diploide dell’organismo
tutta la vita dell’organismo è aploide
meiosi immediata alla germinazione dello zigote (2n) = unica cellula diploide
immediata successione di parziale singamia e meiosi
forma primitiva di alternanza
tipica di organismi a basso livello di organizzazione (Protisti) - alghe - funghi
Biologia della riproduzione
P
2. CICLO DIPLONTE
M
K
n
I DIPLONTI sono l’opposto degli APLONTI
Alla gamia con formazione di zigote si succede una repentina
suddivisione per mitosi in modo da produrre un individuo
diploide, detto DIPLOFITO.
Questo diplofito si accresce fino ad essere pronto per una
nuova meiosi che darà origine a gameti
-
2n
P = plasmogamia
K = cariogamia
M = meiosi
= mitosi
mitosi limitate alla diplofase = non esiste una fase aploide
le spore sono le uniche cellule aploidi e funzionano da gameti
meiosi precede la formazione dei gameti
immediata successione di parziale singamia e meiosi
forma rara nelle piante (molto più diffusa nei metazoi)
Clorofite - Diatomee - Oomycota
Biologia della riproduzione
3. CICLO APLODIPLONTE
P
K
Come indica la loro stessa denominazione, gli organismi
aplodiplonti hanno due generazioni antitetiche: una
aplonte ed una diplonte
M
Come nei diplonti la gamia porta alla formazione di zigoti
che si dividono per semplice mitosi dando origine ad uno o
più diplofiti (SPOROFITI)
Questi al momento della meiosi non producono gameti, ma
meiospore che, dividendosi per mitosi, danno origine ad
uno o più aplofiti (GAMETOFITI) che al termine della loro
differenziazione e crescita produrranno dei gameti
P = plasmogamia
K = cariogamia
M = meiosi
= mitosi
- mitosi sia nell’aplofase che nella diplofase
- alternanza di gametofito/sporofito
alghe maggiormente organizzate e nelle embriofite
Biologia della riproduzione
P
4. CICLO APLODICARIONTE
I cicli metagentici fin qui illustrati hanno in comune
il fatto che lo zigote è anche cellula ZEUGIDE
CELLULA ZEUGIDE = cellula nella
quale avviene la CARIOGAMIA
n
aplodicarionti
M
2n K
In alcuni funghi (Basidiomycota, Ascomycota) si
verifica che alla plasmogamia non succeda
immediatamente la cariogamia e, quindi, la cellula
ZIGOTE sia provvista di due nuclei (DICARION)
P = plasmogamia
K = cariogamia
M = meiosi
= mitosi
Cellula zeugide, in questi casi, sarà la cellula
GONOTOCONTE
CELLULE BINUCLEATE
CELLULA GONOTOCONTE = cellula
nella quale avviene la MEIOSI
Questo vuol dire che in questi organismi la
generazione 2n sarà caratterizzata da cellule
DICARIONTI
Biologia della riproduzione
meiospore
(n)
riproduzione asex
gametofito
(n)
sporofito
(2n)
ovocellula
fecondazione
ciclo di Polypodium
zigote
(2n)
spermi
Biologia della riproduzione