Riproduzione delle Piante: Cicli, Tipi e Processi Chiave

La funzione della riproduzione delle piante

Il ciclo diplohaplonte

È il ciclo che segue l'alternarsi di generazioni diploidi (sporofito) con una aploide (gametofito).

Lo sporofito subisce meiosi per formare spore aploidi, che danno origine al gametofito aploide dopo la germinazione. Il gametofito produce gameti per mitosi che si fondono formando uno zigote diploide, il quale si divide per formare uno sporofito diploide.

I tipi di riproduzione nelle piante

Le piante hanno due modalità di riproduzione:

• Riproduzione asessuata o vegetativa

  Coinvolge un solo genitore, senza fusione di gameti. Esistono diversi tipi di riproduzione asessuata:

  • Da rizomi: Fusti sotterranei con gemme, nodi e foglie carnose.
  • Per tuberi: Rizomi con estremità ispessite per conservare le sostanze nutritive.
  • Per bulbi: Gemme formate da uno stelo sotterraneo modificato, circondato da foglie carnose.
  • Per stoloni: Fusti che si sviluppano a terra, con internodi lunghi, da cui si sviluppano germogli che danno origine a nuovi individui.

• Riproduzione sessuale o generativa

  Coinvolge due individui, ognuno dei quali contribuisce con un gamete, prodotti nei gametangi (oogoni e spermatogoni).

I cicli delle piante

Nelle piante, l'alternanza di generazioni e il dominio di una sull'altra è una caratteristica distintiva per ciascuno dei principali gruppi:

• Nelle briofite: La fase principale è il gametofito aploide. Lo sporofito diploide vive come parassita sul gametofito.
• Nelle pteridofite: Le due generazioni sono indipendenti. La fase principale è lo sporofito diploide ben sviluppato.
• Nelle spermatofite: Aumenta ulteriormente l'importanza relativa dello sporofito. La pianta che vediamo è lo sporofito diploide. Il gametofito è ridotto a poche cellule che formano le strutture del fiore.

La riproduzione nelle briofite

Le briofite sono piante non vascolari senza semi, che necessitano di un ambiente umido per la crescita e la riproduzione. Presentano alternanza di generazioni, con predominanza del gametofito e uno sporofito derivante sia da riproduzione asessuata che sessuale.

Il ciclo di vita di un muschio

L'anteridio (gametofito maschile) produce gli anterozoidi che fecondano l'oosfera, formata nell'archegonio. Questa fecondazione avviene solo in presenza di acqua.

Una volta fecondato, lo zigote diploide subisce mitosi e si sviluppa in un embrione che forma lo sporofito pluricellulare (diploide), il quale cresce sul gametofito (aploide). Lo sporofito è costituito da un piede e una capsula contenente le cellule staminali delle spore, che si dividono per meiosi e danno origine a spore aploidi. A maturità, le spore vengono rilasciate dalla capsula e, se le condizioni sono favorevoli, formano un filamento di cellule verdi (protonema) da cui si sviluppa il nuovo gametofito.

La riproduzione nelle pteridofite

Le pteridofite sono piante senza semi che hanno radici, fusti, foglie e un sistema vascolare per il trasporto dell'acqua. Il loro ciclo vitale presenta un'alternanza di generazioni in cui la fase predominante è lo sporofito.

Il ciclo di vita di una felce

Lo sporofito, che è la felce tipica, è costituito da un fusto orizzontale sotterraneo (rizoma), radici e foglie vere chiamate fronde. Nella parte inferiore delle fronde si sviluppano gli sporangi, dove avviene la meiosi che porta alla formazione delle spore. Quando le spore vengono rilasciate e trovano le condizioni giuste, germinano e danno origine al gametofito (aploide) chiamato protallo, che è molto piccolo e fissato al suolo da rizoidi. Il protallo produce anteridi e archegoni, dove si formano i gameti. La fecondazione avviene in presenza di acqua, dando origine a un embrione che cresce e diventa uno sporofito, che in seguito diviene indipendente dal gametofito.

La riproduzione nelle piante da seme

Le piante da seme necessitano di acqua per la fecondazione e nel loro ciclo vitale vi è una netta prevalenza dello sporofito. I gruppi più rappresentativi delle piante da seme sono le gimnosperme e le angiosperme, in cui il fiore è l'organo riproduttivo.

Il fiore

Nelle angiosperme, la funzione riproduttiva si trova in un organo speciale chiamato fiore, che riunisce gli organi sessuali e la cui funzione principale è quella di realizzare il processo riproduttivo.

Un fiore è costituito da:

• Fusto floreale.
• Ricettacolo floreale, dove si inseriscono le spirali, che sono foglie che escono dal nodo stesso.
• Sepali: Insieme formano il calice, che costituisce il perianzio. Sono di colore verde.
• Petali: Insieme formano la corolla. Spesso hanno colori vivaci per attirare gli animali.
• Androceo: È l'organo sessuale maschile del fiore. Si compone di stami (foglie modificate costituite da un filamento e un'antera, una parte allargata divisa in due teche, ciascuna con due sacche polliniche all'interno delle quali si trovano le cellule madri delle spore diploidi, che subiscono meiosi e si sviluppano in granuli di polline con due nuclei aploidi: vegetativo e generativo).
• Gineceo: È l'organo sessuale femminile. Si compone di uno o più carpelli (foglie modificate a forma di bottiglia, formate dall'ovario alla base, dove si trovano gli ovuli chiamati sporangi, dallo stilo che collega lo stigma e la base, e dallo stigma, dove si depositano i granuli di polline).

Impollinazione

È il processo attraverso il quale i granuli di polline vengono trasferiti dalle sacche polliniche agli stigmi, che contengono le oosfere. Può essere autoimpollinazione (tra fiori della stessa pianta) o impollinazione incrociata (tra piante diverse, ma della stessa specie). Quest'ultima è la più comune e produce una maggiore variabilità genetica. Il trasporto dei granuli di polline può avvenire attraverso diversi mezzi:

• Impollinazione anemofila: I granuli di polline sono trasportati dal vento. Il polline delle piante anemofile è leggero e i fiori non sono molto appariscenti e mancano di nettare o aroma dolce. I fiori sono dioici, per evitare l'autoimpollinazione.
• Impollinazione zoofila: Viene effettuata da insetti, uccelli e pipistrelli. Il polline delle piante zoofile è grande e dotato di strutture per aderire agli animali. Le piante angiosperme hanno sviluppato specializzazioni per attirare gli animali che realizzeranno l'impollinazione, producendo ad esempio cibo.

Fecondazione

Una volta che il granulo di polline ha raggiunto lo stigma, inizia a germinare attraverso l'emissione di una proiezione citoplasmatica chiamata tubetto pollinico (gametofito maschile), che raggiunge l'oosfera, dove avviene la fecondazione.

La germinazione della megaspora si compone di tre mitosi successive, con conseguente formazione di otto cellule disposte come segue: tre vicino al micropilo, tra cui l'oosfera e due sinergidi, tre antipodi all'estremità opposta e due nuclei polari al centro. L'insieme costituisce il sacco embrionale (gametofito femminile).

Nelle angiosperme, si verifica la doppia fecondazione: uno dei nuclei spermatici si fonde con la cellula uovo, mentre l'altro si fonde con i due nuclei polari del sacco embrionale, risultando in un nucleo triploide che dà origine all'endosperma, il quale serve per il nutrimento del seme.

Formazione dei semi

Dopo la fecondazione, inizia la formazione del seme con lo sviluppo dell'embrione, dell'endosperma (tessuto di riserva) e dei tegumenti esterni.

Dallo zigote si produce l'embrione attraverso mitosi.

L'ovulo fecondato diventa un seme e, contemporaneamente, l'ovario subisce una serie di cambiamenti che portano alla formazione del frutto.

Germinazione dei semi

Il seme germina se cade in condizioni ambientali adatte per un ulteriore sviluppo. Inizialmente, il seme assorbe acqua e poi l'embrione, utilizzando le riserve nutritive dell'endosperma, continua la sua crescita. La radichetta si sviluppa all'esterno e il fusto con le gemmule. La radichetta è la radice principale.

Frutti

Dopo la fecondazione, l'ovario subisce una serie di trasformazioni che portano alla formazione del frutto (organo della pianta che, dopo vari processi di sviluppo e trasformazione, contiene i semi che vengono dispersi isolatamente o ad esso associati).

La dispersione del frutto può essere:

• Autocora: Prodotta dall'autodispersione. A maturazione, la pressione che il frutto esercita sul tegumento aumenta fino a farlo scoppiare, disperdendo i semi in diverse direzioni.
• Idrocora: Prodotta dall'acqua. Si verifica in frutti che possono galleggiare.
• Anemocora: Prodotta dal vento. Si verifica in frutti con organi piumati che fungono da paracadute.
• Zoocora: Prodotta dagli animali. Può essere exozoocora (trasporto esterno) o endozoocora (trasporto interno).