Biologia vegetale - Seme, dispersione fitocromo

Funzioni della dormienza

1. Impedire che il seme germini in un periodo nel quale la nuova pianta non sopravvivrebbe

2. Garantire la sopravvivenza della specie per un periodo sufficientemente lungo

Meccanismi che possono indurre la dormienza

1. Impermeabilità dei tegumenti del seme

2. Presenza di inibitori della crescita

3. Necessità di post-maturazione

Uscita dalla dormienza

1. Rimozione impermeabilità dei tegumenti:

• Ripetute gelate (scarificazione)
• Elevate temperature (incendio)
• Trattamento con acidi (intestino animali)
• Azione di microorganismi

2. Eliminazione inibitori:

• Alternanza periodi imbizione-disidratazione
• Necessità di elevate quantità d'acqua (deserto)

3. Termine maturazione nuovo individuo:

• Alternanza di periodi imbibizione - disidratazione

4. Fotoperiodo

Dalla dormienza alla quiescenza

Germinazione quando le condizioni ambientali sono favorevoli:

Imbibizione - Idratazione - Mobilitazione riserve - Uscita radice - Uscita germoglio.

Semi ipogei: Cotiledoni con funzione di riserva e fotosintesi

Semi epigei: Cotiledoni rimangono nel suolo

COMPOSIZIONE DEL SEME

Il seme deriva dall'ovulo

Il seme è composto da:

1. Piantina, più o meno sviluppata
2. Organo di riserva
3. Tegumenti

TEGUMENTI

Sono induriti e impermeabilizzati, con funzione di protezione e di regolazione della dormienza.

ORGANO DI RISERVA

1. Tegumenti stessi del seme
2. Perisperma: Deriva dalla cellula 2n (Nucella), Semi Perispermatici (Caffè)
3. Endosperma: Semi Endospermatici (Riso) Deriva dalla fecondazione della cellula centrale del sacco embrionale 3n
4. Cotiledoni: Semi Cotiledonari Fagiolo

NATURA DELLE RISERVE

1. Zuccheri (amido): Accumulati nell'Endosperma
2. Lipidi: Accumulati nell'Embrione Riserva di energia e di carbonio necessarie per il nuovo individuo adulto in fase eterotrofa
3. Proteine: Riserve di azoto, accumulate nello strato che riveste l'endosperma (strato di Aleurone)
4. Fitina: Riserva di fosfato e Sali

(necessarie nel seme in quanto la radice non assorbe, non necessarienell’individuo adulto).Riserve accumulate nell’organo principale del seme e anche in altre sue parti.Diversi tipi di riserve possono essere accumulate nello stesso seme, spesso in sue parti diverse

DALL’IMPOLLINAZIONE ALLA GERMINAZIONE

La fecondazione, l'evento gamico alla base della riproduzione dei vegetali, si svolge per fusione di 2 gametofiti aseguito dell'impollinazione:

Il Gametofito maschile è il tubetto pollinico prodotto dalla germinazione di un granulo pollinico.

Si tratta di un organismo aploide (n), trinucleato nelle Angiosperme, tetranucleato nelle Gimnosperme, incui:

• 2 nuclei spermatici saranno coinvolti direttamente nella fecondazione
• il terzo vegetativo è responsabile della crescita del tubetto pollinico

Il Gametofito femminile è il sacco embrionale contenuto all'interno dell'ovulo di un carpello.

Origine del sacco embrionale:All'interno

della placenta, l'ovulo, struttura sporofitica, produce per meiosi la macrospora; Questa, per mitosi, dà origine al gametofito femminile. Il gametofito femminile produce l'ovocellula o cellula uovo, che, ancora all'interno dell'ovario, attende la fecondazione da parte dei gameti maschili, provenienti dal gametofito maschile, racchiuso nel granulopollinico. Anche il sacco embrionale è un organismo aploide (n), composto da 8 nuclei, di cui solo 3 parteciperanno direttamente alla formazione del seme: - La cellula uovo - 2 nuclei polari IMPOLLINAZIONE Con l'impollinazione, il granulo pollinico, proveniente da un'antera, si deposita sullo stigma dell'ovario. Il granulo germina generando il tubetto pollinico, che percorre tutto lo stilo fino a raggiungere l'ovulo e penetra nel sacco embrionale attraverso l'apertura detta micropilo. Una volta avvenuto il contatto fra i 2 gametofiti si verifica l'evento gamico vero e proprio che, nel caso dei vegetali.

Il processo di fecondazione nelle piante si svolge con una doppia fecondazione:

Attraverso il tubetto pollinico il granulo di polline scarica 2 nuclei aploidi (n) nel sacco embrionale.

Uno dei 2 nuclei spermatici si fonde con il nucleo della cellula uovo, generando lo zigote, con corredo cromosomico diploide (2n).

L'altro nucleo spermatico si fonde con il nucleo originatosi dalla fusione dei 2 nuclei polari (cellula pro-endospermatica) formando così un nucleo con corredo cromosomico triploide dal quale si originerà il tessuto di riserva detto endosperma, che accompagnerà l'embrione fino alla maturità.

Gli eventi mitotici successivi porteranno alla formazione della nuova pianta che, allo stadio di seme, resta in uno stato di quiescenza più o meno lungo.

Dall'ovario si originerà il frutto.

Dall'ovulo si originerà il seme.

OVARIO

Nocella: Parte principale dell'ovulo dove si formano le macrospore. È posizionata nella zona più interna e centrale ed è

avvolta da due tegumenti: primina e secondina.

Calaza: Parte basale dell'ovulo dove termina il funicolo che lo unisce alla placenta dell'ovario.
Funicolo: Peduncolo che regge la nucella.
Fascio cribro-vascolare che porta i nutrimenti.
Sinergidi: Sono due cellule, poste nel sacco embrionale, ai fianchi della cellula uovo, vicine al micropilo dal quale entreranno i nuclei spermatici del tubetto pollinico per la fecondazione. In qualche caso possono andare incontro a fecondazione, dando origine ad embrioni soprannumerari, altrimenti scompaiono dopo la fecondazione.
Antipodale: Complesso formato da 3 cellule antipodiche si formano nel gametofito femminile, in posizione opposta al micropilo.

QUIESCIENZA
Stato vegetativo in cui tutti i tessuti sono pronti a formare un nuovo germoglio in attesa di T° ottimali allo sviluppo.
La quiescenza e la sopravvivenza del seme sono garantite dal suo stato di estrema disidratazione (5-10% di acqua).
Lo scopo biologico della quiescenza è quello dipropagare la specie nel tempo e nello spazio permettendo la nascita delle nuove piante anche a grande distanza dalla pianta madre e in condizioni temporali e climatiche favorevoli. All'interno del seme, la nuova pianta è rappresentata dall'embrione, una plantula contenente: - Gli abbozzi dell'apparato radicale - Gli abbozzi dell'apice vegetativo - 1 o 2 foglie embrionali, dette cotiledoni L'endosperma è un tessuto trofico nel quale vengono accumulate le sostanze nutritive necessarie per alimentare il nuovo sporofito nella fase eterotrofa. I cotiledoni possono assorbire le sostanze nutritive dell'endosperma e sostituirsi ad esso nella funzione di accumulo delle riserve o, in altre specie, rimanere molto sottili e svolgere una funzione di intermediazione trofica. Pur essendo parte dell'embrione, i cotiledoni sono strutture destinate a non durare e cesseranno la loro funzione quando la piantina svilupperà le prime foglie vere. A maturità.

Il seme entra in una fase di quiescenza o dormienza durante la quale sono sospese tutte le funzioni vitali per essere ripristinate quando si verificano le condizioni favorevoli per la germinazione.

DORMIENZA

Il mantenimento della potenziale vitalità è detto germinabilità. La dormienza è una sorta di riposo vegetativo a seguito di temperature inospitali allo sviluppo o a seguito di eventi calamitosi.

Il significato biologico della dormienza dei semi è quello di far superare le condizioni ambientali critiche, in modo che il seme mantenga la germinabilità fino al sopraggiungere delle condizioni favorevoli allo sviluppo della piantina.

La durata della dormienza è regolata da fattori ambientali e da fattori endogeni, di natura ormonale. Questi ultimi sono basati su meccanismi biochimici che si attivano come risposta a stimoli ambientali al fine di garantire che il processo della germinazione si svolga nelle condizioni favorevoli o che sia mantenuta.

La preservazione della specie avviene quando eventi sfavorevoli causano una decimazione. Ad esempio, i semi delle specie originarie delle zone temperate sono in grado di germinare solo dopo aver attraversato un periodo di freddo, in modo che la germinazione possa avvenire dopo che sia trascorsa la stagione invernale. Un caso particolare di dormienza è quella che si riscontra nei semi duri, frequente ad esempio nelle Fabaceae. I semi duri sono quelli che prolungano la dormienza anche per diversi anni nonostante le condizioni ambientali siano favorevoli alla germinazione. La dormienza dei semi duri può essere interrotta sottoponendo il tegumento dei semi ad abrasioni meccaniche o a trattamento con agenti chimici o all'azione di alte temperature (scottatura in acqua bollente). IMBIBIZIONE Attivati i meccanismi di risveglio, la germinazione ha inizio con la fase di imbibizione: Movimento capillare dell'acqua quando entra in semi che stanno germinando, aumentandone il volume e ammorbidendo i tessuti circostanti.

volume.Il seme assorbe acqua in modo da portare il tenore idrico nelle cellule ai livelli compatibili con losvolgimento dei processi fisiologici.In questa fase il seme aumenta di volume, mentre i tegumenti protettivi subiscono un disfacimento ouna rottura nei punti di minore resistenza.Con la reidratazione, si attiva il metabolismo cellulare e la traslocazione delle sostanze nutritivedall'endosperma o dai cotiledoni verso l'asse embrionale e l'inizio dell'attività di accrescimento, che simanifesta con la fuoriuscita della plantula dai tegumenti.

GERMINAZIONEDurante la fase di germinazione, la pianta si comporta come organismo eterotrofo, in quanto i fabbisogninutritivi sono soddisfatti dalle riserve fornite dalla pianta madre e accumulate nell'endosperma o neicotiledoni.Questa fase cesserà quando la pianta, emersa in superficie, avrà sviluppato unapparato fotosintetizzante sufficiente a garantire il passaggio dall'eterotrofia

all'autotrofia. In generale, il primo organo a fuoriuscire è la radichetta embrionale, seguita dall'asse caulinare. L'accrescimento di quest'ultimo, in fase di germinazione, avviene con manifestazioni differenti secondo la specie: - In alcune specie, ad esempio le graminacee, ad accrescersi è l'asse epicotile, ovvero la parte dell'asse caulinaresuccessiva ai cotiledoni. - In altre specie, ad esempio le leguminose, ad accrescersi è l'asse ipocotile, ovvero quello disposto fra la radichetta e i cotiledoni. Nel primo caso i tegumenti e i cotiledoni (o il cotiledone) restano interrati e a emergere sono solo gli organi di neoformazione. Nel secondo caso i tegumenti e i cotiledoni vengono portati in superficie e gli stessi co