FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO VEGETAL Katia Christina Zuffellato-Ribas Bióloga, Dra. Departamento de Botânica - Setor de Ciências Biológicas UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ [email protected] www.gepe.ufpr.br AULA 1 Nomenclatura e classificação de plantas Propagação vegetal Propagação sexuada Katia Christina Zuffellato-Ribas NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 NOMENCLATURA BOTÂNICA INICIADA HÁ 4.000 ANOS 9 PRIMEIROS REGISTROS THEOPHRASTUS (370 – 285 a. C.) 9 CLASSIFICAÇÃO POR: 9 TEXTURA OU FORMA ERVAS ARBUSTOS ÁRVORES NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 CLASSIFICAÇÃO POR: 1. HÁBITO DAS PLANTAS 2. SISTEMAS ARTIFICIAIS 3. SISTEMAS NATURAIS 4. SISTEMAS FILOGENÉTICOS NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 1. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO PELO HÁBITO DAS PLANTAS 9 HÁBITO DE CRESCIMENTO ERVAS ARBUSTOS TREPADEIRAS 9 ZONAS CLIMÁTICAS TEMPERADAS TROPICAIS SUB-TROPICAIS NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 1. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO PELO HÁBITO DAS PLANTAS 9 USO DA PLANTA NOMENCLATURA NOMENCLATURA E E CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DE DE PLANTAS PLANTAS USO USO DAS DAS PLANTAS PLANTAS Uma fatia de cenoura lembra um olho humano Pupila - Íris – Linhas radiais β-caroteno → pró-vitamina A – retinol Ajuda o desempenho dos receptores da retina, melhorando a visão Auxilia no fluxo sanguíneo NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS O tomate tem quatro câmaras e é vermelho O coração tem quatro câmaras e é vermelho Licopeno – anti-oxidante, alimento para o coração e sangue, reduz probabilidade de câncer de próstata e dos pulmões NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Uvas em cacho tem a forma de coração Cada baga é parecida com uma célula sanguínea Alimento vitalizador para coração e sangue NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS A noz parece um cérebro (hemisfério direito, hemisfério esquerdo) Nozes ajudam a desenvolver funcionamento do cérebro neurotransmissores para Controlam o colesterol ruim (LDL), ajudam a proteger o coração o NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Um grão de feijão lembra um rim Feijão cura e ajuda a manter a função renal NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Aipo tem forma semelhante a um osso Ossos são ricos em sódio – Aipo também é rico em sódio Esse alimento contribui com a resistência óssea Abacate – Berinjela – Peras Lembram o formato de um útero Ajudam funcionamento de útero e colo de útero Figos são cheios de sementes e são pendurados aos pares quando crescem Figos aumentam a mobilidade do esperma, aumentam sua contagem e ajudam a evitar a infertilidade masculina NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS A batata doce é parecida com o pâncreas Regula o índice glicêmico de diabéticos (IG= 77) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Azeitonas ajudam o bom funcionamento dos ovários Reduz quantidade de LDL (colesterol ruim) Reduz risco de infarto, previne envelhecimento (rico em polifenóis que reduzem a formação de radicais livres) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Laranjas e outros frutos cítricos assemelham-se a glândulas mamárias Ajudam o fluxo de circulação linfática dentro do peito NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS USO DAS PLANTAS Cebola é semelhante a uma célula Cebola ajuda a limpar os resíduos de todas as células do corpo (ajuda a eliminar radicais livres) Rica em flavonóides → poder anti-oxidante, anti-inflamatório, analgésico... NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 GRÃOS ANUAL DE INVERNO ANUAL DE VERÃO 9 ORNAMENTAIS PLANTAS DE INTERIOR PLANTAS DE JARDIM BORDADURAS ARBORIZAÇÃO URBANA QUEBRA-VENTOS 9 ÁRVORES LENHOSAS (MADEIRA DURA) MACIAS (MADEIRA MOLE) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 2. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO ARTIFICIAIS 9 ORGANIZAÇÃO ATRAVÉS DA ANÁLISE DE UMA OU POUCAS CARACTERÍSTICAS 9 HÁBITO DAS PLANTAS 9 POSIÇÃO DO OVÁRIO 9 NÚMERO DE ESTAMES NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 3. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO NATURAIS 9 CARACTERES COMUNS DOS SERES RELACIONADOS 9 NÚMERO DE COTILÉDONES 9 POSIÇÃO DO OVÁRIO 9 SISTEMA VASCULAR NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 4. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO FILOGENÉTICOS 9 CHARLES DARWIN (1859) 9 RELAÇÕES GENÉTICAS ENTRE OS VEGETAIS (ANCESTRALIDADE E DESCENDÊNCIA) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 CARL VON LINNÉ (1707 – 1778) CÓDIGO DE NOMENCLATURA BOTÂNICA 9 BINÔMIO GÊNERO – ESPÉCIE NOMES LATINOS Solanum tuberosum L. NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 1905: CONGRESSOS INTERNACIONAIS DE BOTÂNICA (VIENA) 9 1844 – 1930: ENGLER 9 1968: CRONQUIST Divisão MAGNOLIOPHYTA Classe MAGNOLIATAE Subclasse MAGNOLIIDAE Família MAGNOLIACEAE Gênero Magnolia Espécie liliflora NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 1981: CRONQUIST Divisão MAGNOLIOPHYTA (ANGIOSPERMAS) Classe MAGNOLIOPSIDA (DICOTILEDÔNEAS) Classe LILIOPSIDA (MONOCOTILEDÔNEAS) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 1999: JUDD PALEOERVAS NÃO-MONOCOTILEDÔNEAS COMPLEXO MAGNOLIIDAE ANGIOSPERMAS MONOCOTILEDÔNEAS EUDICOTILEDÔNEAS NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 1939: CÓDIGO DE NOMENCLATURA PARA PLANTAS CULTIVADAS (DESENVOLVIMENTO DA AGRICULTURA E HORTICULTURA) 9 CULTIVAR = CULTIVATED VARIETIES = cv. 9 CULTIVAR = CATEGORIA TAXONÔMICA 9 DIFERENÇAS MORFOLÓGICAS 9 DIFERENÇAS FISIOLÓGICAS 9 DIFERENÇAS CITOLÓGICAS 9 DIFERENÇAS QUÍMICAS 9 QUE SE REPRODUZ SEXUADA OU ASSEXUADAMENTE MANTENDO AS CARACTERÍSTICAS NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 CULTIVAR (cv.) = CULTIVATED VARIETY 9 PLANTAS AGRÍCOLAS 9 MANIPULADAS PELO HOMEM Ex: Phaseolus vulgaris L. cv. Carioca (feijão) 9 VARIEDADE (var.) 9 VARIEDADE BOTÂNICA 9 OCORRÊNCIA NATURAL 9 FORMA, COR, TAMANHO 9 QUALIDADE DE COMPOSTOS QUÍMICOS Ex: Paulownia fortunei (Seem.) Helms. var. mikado (quiri) NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 CULTIVAR (cv.) = CULTIVATED VARIETY 9 MANIPULADAS PELO HOMEM Ex: Phaseolus vulgaris L. cv. Carioca (feijão) Gênero - Espécie – Autor – cultivar L. = Lineu 9 VARIEDADE (var.) 9 OCORRÊNCIA NATURAL Ex: Paulownia fortunei (Seem.) Helms. var. mikado (quiri) Gênero – Espécie Seem. = Seemann – autor do basinômio Campsis fortunei Helms. = Helmsley – passou para o gênero Paulownia NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 DOMESTICAÇÃO DE PLANTAS 9 PROPAGAÇÃO E CRESCIMENTO DE PLANTAS PELO CONTROLE DO HOMEM 9 SÍTIOS ARQUEOLÓGICOS DE 9.000 a. C. (SUL DA ÁSIA) Pompéia - Itália Pompéia - Itália Pompéia - Itália Pompéia - Itália NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS 9 MÉTODOS DE DOMESTICAÇÃO DE PLANTAS 9 PROPAGAÇÃO SEXUADA OU POR SEMENTES 9 PROPAGAÇÃO ASSEXUADA OU VEGETATIVA PROPAGAÇÃO SEXUADA PÉTALA P I S T I L O ESTIGMA ANTERA ESTILETE FILETE E S T A M E OVÁRIO SÉPALAS RECEPTÁCULO PEDICELO PÉTALA REMOVIDA PROPAGAÇÃO SEXUADA Hemerocallis sp. PROPAGAÇÃO SEXUADA Hibiscus sp. PROPAGAÇÃO SEXUADA PROPAGAÇÃO SEXUADA G R Ã O MICRÓSPORO NÚCLEO DO MICRÓSPORO (HAPLÓIDE) E S T A M E D E P Ó L E N ANTERA FILETE NÚCLEO DO MEGÁSPORO ÓVULO (HAPLÓIDE) MEGÁSPORO PROPAGAÇÃO SEXUADA 2 NÚCLEOS HAPLÓIDES 4 NÚCLEOS HAPLÓIDES PRIMEIRA MITOSE SEGUNDA MITOSE 3 ANTÍPODAS CÉLULA CENTRAL VACÚOLO 2 NÚCLEOS POLARES 1 OOSFERA TERCEIRA MITOSE 2 SINÉRGIDES VACÚOLO PROPAGAÇÃO SEXUADA PROPAGAÇÃO SEXUADA Grão de pólen Estigma Pavonia sp. PROPAGAÇÃO SEXUADA Grão de pólen PROPAGAÇÃO SEXUADA PROPAGAÇÃO SEXUADA ESPORÓFITO DIPLÓIDE MEIOSE NO ESTAME E CARPELO ANTERA MICRÓSPOROS HAPLÓIDES (POLEN) MEGÁSPORO HAPLÓIDE SEMENTE MICROGAMETÓFITOS HAPLÓIDES (PÓLEN) MEGAGAMETÓFITO GERMINAÇÃO, CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO DA SEMENTE SEMENTE EMBRIÃO DIPLÓIDE MEGAGAMETA (OOSFERA) HAPLÓIDE CRESCIMENTO POR MITOSE E DIVISÃO CELULAR MICROGAMETAS (CÉLULAS ESPERMÁTICAS) SINGAMIA ZIGOTO DIPLÓIDE HAPLÓIDES MAÇÃ FRUTOS ROMÃ AMORA EFEITOS DO CÁLCIO E BORO NA GERMINAÇÃO DO TUBO POLÍNICO ↓[Ca2+] óvulo Calose saco embrionário tubo polínico ↑[Ca2+] Núcleo espermático Canais de Ca 2+ Núcleo do tubo EFEITOS DO CÁLCIO Quimiotropismo → direção de crescimento do tubo polínico no sentido crescente da [Ca2+] Ca2+ Função na divisão celular atuando na organização dos fusos cromáticos GERMINAÇÃO DO TUBO POLÍNICO Tubo polínico Antípodas Oosfera Núcleos Polares Saco embrionário Sinérgides EFEITOS DO CÁLCIO CÁLCIO: • Ca2+ PAPEL TUBO POLÍNICO • ACÚMULO POLÍNICO DE ESSENCIAL CANAIS DE NO Ca2+ CRESCIMENTO NO ÁPICE • CRESCIMENTO DO TUBO POLÍNICO POR UM CRESCENTE DIFERENCIAL DA [Ca2+] DO DO TUBO REGULADO EFEITOS DO BORO BORO: • VIABILIDADE DO GRÃO DE PÓLEN PELA ELEVAÇÃO DA [SOLUTOS] NO ESTIGMA • ↑ [B] NO ESTIGMA E ESTILETE NECESSÁRIA PARA A INATIVAÇÃO DA CALOSE DA PAREDE DO TUBO POLÍNICO: • FORMAÇÃO COMPLEXO BORATO-CALOSE • ↓ [B] ↑ SÍNTESE DE CALOSE E INDUZ A SÍNTESE DE FITOALEXINAS NO ESTIGMA E ESTILETE → DEFESA SEMELHANTE À INFECÇÃO POR MICRORGANISMOS EFEITOS DO CÁLCIO E BORO óvulo Complexo Borato-Calose saco embrionário tubo polínico * Núcleo espermático Canais de Ca 2+ Núcleo do tubo FORMAÇÃO DO EMBRIÃO FORMAÇÃO DO EMBRIÃO ENDOSPERMA MERISTEMA APICAL COTILÉDONES HIPOCÓTILO RADÍCULA SUSPENSOR FORMAÇÃO DO EMBRIÃO Intervalo... PROPAGAÇÃO SEXUADA SEMENTE DEFINIÇÃO: ÓVULO DESENVOLVIDO APÓS A FECUNDAÇÃO, CONTENDO O EMBRIÃO, COM OU SEM RESERVAS NUTRITIVAS, PROTEGIDO PELO TEGUMENTO PROPAGAÇÃO SEXUADA SEMENTE BOTÂNICA: UNIDADE DE REPRODUÇÃO SEXUADA DESENVOLVIDA A PARTIR DE UM ÓVULO FERTILIZADO. SEMENTE ORTODOXA: TOLERANTE AO DESSECAMENTO A NÍVEIS DE UMIDADE BAIXOS, SEM DANOS À SUA VIABILIDADE. (Ex: ARROZ, FEIJÃO, MILHO, SOJA, TRIGO...) SEMENTE RECALCITRANTE: NÃO SOFRE DESIDRATAÇÃO DURANTE A MATURAÇÃO, APRESENTANDO ALTOS NÍVEIS DE UMIDADE. É SENSÍVEL AO DESSECAMENTO E À BAIXAS TEMPERATURAS. (Ex: CAFÉ, CÔCO, CARVALHO...) PROPAGAÇÃO SEXUADA SEMENTE CONSTITUIÇÃO: TESTA 9 TEGUMENTO OU CASCA TÉGMEN OU TEGMA RADÍCULA EMBRIÃO CAULÍCULO GÊMULA 9 AMÊNDOA COTILÉDONES RESERVAS ALBUME OU ENDOSPERMA SEMENTE COTILÉDONE RADÍCULA FOLHA NO EPICÓTILO SEMENTE CONDIÇÕES PARA GERMINAÇÃO: 9 ÁGUA (5 a 20%) 9 OXIGÊNIO (21%) 9 TEMPERATURA (25 - 30ºC) 9 LUZ (Fotoblástica + ou -) SEMENTE GERMINAÇÃO Annona crassiflora (araticunzeiro) SEMENTE DORMÊNCIA DE SEMENTES: 9 IMPERMEABILIDADE DO TEGUMENTO À ÁGUA OU AO OXIGÊNIO 9 PRESENÇA DE INIBIDORES QUÍMICOS 9 IMATURIDADE FISIOLÓGICA DO EMBRIÃO HIPOCÓTILO COTILÉDONE FOLHA NO EPICÓTILO GERMINAÇÃO EPÍGEA SEMENTE GERMINAÇÃO HIPÓGEA EFEITOS FISIOLÓGICOS DO ETILENO Gancho plumular ou apical - lado interno → ↓ luminosidade → ↑ produção de Et → ↑ ↑ ↑ [Ax] → inibe alongamento - lado externo → ↑ luminosidade → ↓ produção de Et → ↑[Ax] → ↑ alongamento - luz vermelha ou branca → destrói Ax e Et→ ↓ [Ax e Et] → abertura do gancho Auxina EFEITOS FISIOLÓGICOS DAS GIBERELINAS 9 GERMINAÇÃO DE SEMENTES GERMINAÇÃO DE SEMENTES 1a folha coleoptile 2. Giberelinas difundem-se para a camada de aleurona. Testa - pericarpo Camada de aleurona Meristema apical Endosperma amiláceo Células da aleurona 1. Giberelinas são sintetizadas pelo embrião e liberadas no endosperma via escutelo. 5. Os solutos do endosperma são absorvidos pelo escutelo e transportados ao embrião em crescimento. Enzimas hidrolíticas Solutos do endosperma escutelo raiz 4. Amido e outras macromoléculas são degradadas à moléculas menores. 3. Células da camada de aleurona são induzidas a sintetizar e secretar αamilase e outras hidrolases dentro do endosperma. GIBERELINAS ESTRUTURA: Gas SÃO DITERPENOS CÍCLICOS (COM 19 OU 20 C) POSSUEM ESQUELETO ENT-GIBERELANO COM 4 OU 5 ANÉIS O 5º ANEL É A LACTONA (NÃO PRESENTE NO ESQUELETO ENT-GIBERELANO, SE LIGA AO ANEL A) TODAS AS Gas TEM UM GRUPO CARBOXÍLICO PRESO NO C7 A B C D GIBERELINAS LOCAIS DE SÍNTESE DE GA: ÁPICES DE CAULES E RAÍZES INTERNÓS FOLHAS JOVENS SEMENTES IMATURAS *** REGIÕES MERISTEMÁTICAS EMBRIÕES EM GERMINAÇÃO GIBERELINAS TRANSPORTE DE GA: PARA TECIDOS NÃO DIFERENCIADOS → TRANSPORTE POLAR PARA TECIDOS DIFERENCIADOS → XILEMA E FLOEMA MODO DE AÇÃO DAS GIBERELINAS Proteína-G 1. GA1 do embrião liga-se ao receptor na superfície da célula. 2. O complexo GA-R interage com a proteína-G iniciando duas cadeias separadas de transdução do sinal. Memb.plasmática cél. aleurona Transdução do sinal dependente de Ca2+ envolvendo calmodulina e proteína quinase Transdução do sinal independente de Ca2+ com cGMP Sinalizador intermediário de GA ativado secreção 7. A proteína MYB sintetizada entra no núcleo e liga-se ao gene promotor para α-amilase e outras enzimas hidrolíticas. 8. Transcrição de α-amilase e outros genes hidrolíticos são ativados. núcleo 3. O caminho independente de Ca2+, envolvendo cGMP, resulta na ativação de um sinalizador intermediário. 9. α-amilase e outras hidrolases são sintetizadas no retículo endoplasmático (tradução). Repressor degradado Transcrição e processamento 4. O sinalizador intermediário ativado liga-se ao repressor DELLA no núcleo. Transcrição e processamento Fator de transcrição GA-MYB 10. Proteínas são secretadas via complexo de Golgi. ribossomos 5. O repressor DELLA é degradado quando liga-se ao sinal do GA. 6. A inativação do repressor DELLA permite a expressão do gene MYB e outros genes, para prosseguir com a transcrição, processamento e tradução. R.E. 11. A via de secreção necessita da estimulação pelo GA, dependente de Ca2+-calmodulina. C.G. Vesículas secretoras de αamilase α-amilase Degradação do amido no endosperma FASES DE ABSORÇÃO DE ÁGUA DURANTE A GERMINAÇÃO 1 – 10 h BI Ç ÃO 10 – 30 s FASE III LAG EMERGÊNCIA DA RADÍCULA BE F R E S C O FASE II EM P E S O FASE I TEMPO FASE LAG: POUCA ENTRADA DE ÁGUA ATIVIDADES CELULARES CRÍTICAS (MATURAÇÃO DE MITOCÔNDRIA, SÍNTESE DE PROTEÍNAS, METABOLISMO DE RESERVA DE MATERIAL, PRODUÇÃO DE ENZIMAS) TRANSIÇÃO DO DESENVOLVIMENTO PARA A GERMINAÇÃO GERMINAÇÃO DE SEMENTES GERMINAÇÃO DE SEMENTES PUPUNHA (Bactris gasipaes – ARECACEAE) PUPUNHA (Bactris gasipaes – ARECACEAE) PUPUNHA (Bactris gasipaes – ARECACEAE) EMBEBIÇÃO DA SEMENTE PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) GERMINAÇÃO DA SEMENTE PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) 6 DIAS APÓS A GERMINAÇÃO PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) ROLO DE PAPEL PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) GERMINADOR PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) Germinação de sementes de pinhão manso após escarificação com Lixa n° 100 Germinação de sementes de pinhão manso prejudicada por excesso de umidade Deterioração de sementes de pinhão manso por ácido sulfúrico PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) PINHÃO MANSO (Jatropha curcas L.) TESTEMUNHA ESCARIFICAÇÃO COM LIXA IMERSÃO EM ÁGUA 25°C IMERSÃO EM ÁGUA 75°C IMERSÃO EM ÁGUA 96°C Corte longitudinal de semente de pinhão manso Apodrecimento de semente de pinhão manso Dano por umidade em semente de pinhão manso Dano mecânico em semente de pinhão manso Deterioração natural em semente de pinhão manso TESTE DO TETRAZÓLIO CLORETO DE 2,3,5-TRIFENILTETRAZÓLIO (TTC) (SAL INCOLOR, SOLÚVEL, SE OXIDA PELAS HIDROGENASES DA RESPIRAÇÃO) TESTE DO TETRAZÓLIO 2(H) INCOLOR, SOLÚVEL (oxidado) ROSA, INSOLÚVEL (reduzido) Semente viável de pinhão manso FIM!