formação da semente de angiospermas - Esalq
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03/08/2011 MULTIPLICAÇÃO DE PLANTAS FORMAÇÃO DA SEMENTE DE ANGIOSPERMAS REPRODUÇÃO VIA SEXUADA: SEMENTES Produção de um novo organismo, com intervenção de células ou núcleos sexuais Há renovação do indivíduo Julio Marcos Filho Tecnologia de Sementes Depto. Produção Vegetal – USP/ESALQ PROPAGAÇÃO VIA ASSEXUADA: Partes vegetativas, células e tecidos da planta, com capacidade de regeneração Manutenção de clones MULTIPLICAÇÃO DE PLANTAS R E P R O D U Ç Ã O CICLO SEXUADO (n) RECOMBINAÇÃO GÊNICA (2n) NOVO INDIVÍDUO CICLO ASSEXUADO (2n) MANUTENÇÃO GÊNICA (2n) PROPAGAÇÃO P R O P A G A Ç Ã O ESTABELECIMENTO DO CLONE VEGETATIVA (Propágulos) Natural (bulbos, tubérculos, rizomas...) APOMIXIA (sementes “assexuadas”) Artificial (estaquia, enxertia, micropropagação, sementes artificiais) Propágulo: parte da planta utilizada para propagação Diagrama ilustrativo das formas de multiplicação dos vegetais (Scarpare Filho e Almeida, 2002) FORMAÇÃO DA SEMENTE REINO VEGETAL : 350.000 espécies descritas 250.000 multiplicadas por sementes REPRODUÇÃO: Ç transição ç da fase vegetativa g para p a reprodutiva p alteração na atividade de gemas: percepção de estímulos FLORESCIMENTO INÍCIO DA FASE DO CICLO DE VIDA VEGETAL QUE CULMINA COM A FORMAÇÃO DA SEMENTE FORMAÇÃO DA SEMENTE MERISTEMAS: Tecidos vivos, ainda não diferenciados, que se p por divisões mitóticas,, formando novos p multiplicam tecidos que dão origem a partes específicas da planta. planta. São sinônimos de tecidos embrionários e cons cons-tituem primórdios vegetativos (raiz, caule, folhas) folhas) ou reprodutivos (órgãos florais) florais) 1 03/08/2011 FLORESCIMENTO INDUÇÃO FLORAL Alteração fisiológica que permite o desenvolvimento de primórdios reprodutivos, sob o estímulo de fatores ambientais - Fotoperíodo PLANTA ADULTA - Agentes químicos: fitohormônios - Temperatura: somas térmicas, redução da temperatura, vernalização PLANTA EM VEGETAÇÃO Ciclo de uma planta multiplicada por sementes ZIGOTO - Água Fase vegetativa juvenil SEMENTE Fase vegetativa adulta FLOR Fase reprodutiva adulta Indução Contreras Transição Vernalização Plantas anuais: ciclo em uma estação de crescimento Plantas bienais: ciclo em duas estações de crescimento Plantas perenes: perenes: vivem mais de dois anos; anos; repetem anualmente o ciclo vegetativo e o reprodutivo, a partir da época em que superam o período juvenil Período juvenil: plantas não sensíveis a estímulos Fase vegetativa juvenil Fase vegetativa adulta Primeira estação de crescimento Contreras Fase reprodutiva adulta Segunda estação de crescimento antera FLORESCIMENTO INICIAÇÃO FLORAL Expressão morfológica do estado induzido, que ocorre em tecidos meristemáticos FLORES pólen estigma filete - Conceito estilete ovário óvulo - Partes - Tipos: quanto às partes e ao sexo pedúnculo Corte longitudinal de uma flor completa e perfeita 2 03/08/2011 FLORES - Tipos quanto às partes Completa x Incompleta Perfeita x Imperfeita Flores imperfeitas ou unissexuadas Contreras FLORES - Tipos quanto sexo Hermafrodita FORMAÇÃO DO GRÃO DE PÓLEN (microsporogênese) Unissexuada - Planta quanto ao sexo Hermafrodita Unissexuada Monóica Dióica Andromonóica Androginóica ar ep en tap 1 2 con 3 cmgp tt 5 lp ex 4 cr cv po in 6 7 3 03/08/2011 FORMAÇÃO DO SACO EMBRIONÁRIO (macrosporogênese) Tipos de grãos de pólen mi sc pr nc sc pr mi nc três células degeneram ar a b c d e célula mãe funcional f ar célula mãe funcional meiose mitose II mitose III POLINIZAÇÃO ova mi mitose I TIPOS sg oo nc pr np sc ant ov fn AUTOPOLINIZAÇÃO: citros, alface, tomate, quiabo, fumo, soja, berinjela, arroz, trigo, algodão, amendoim, feijão, cevada, ervilha, pimentão ... 4 03/08/2011 POLINIZAÇÃO CRUZADA CRUZADA:: milho, centeio, crotalária, sorgo, cebola, repolho e demais brássicas, brássicas mamona, mamona maracujá, maracujá cenoura, cenoura cucurbitáceas, girassol, milheto, alfafa, maçã, manga, mamão, pera, pecã, espinafre, pimentão, berinjela Polinização cruzada AGENTES DE POLINIZAÇÃO VENTO VENTO:: AGENTES DE POLINIZAÇÃO VENTO: características do pólen e da estrutura floral Dispersão do Pólen pelo Vento - Características do pólen e da estrutura floral 5 03/08/2011 AGENTES AGENTES INSETOS: características do pólen e da dispersão principais insetos polinizadores INSETOS MIOFILIA (Moscas) CANTAROFILIA (Coleópteros) Polinização Girassol (Unghiatti) AGENTES AGENTES INSETOS ORNITOFILIA Contreras e Rojas Lepidoptera Diptera AGENTES ÁGUA flores masculinas MORCEGOS QUIROPTEROFILIA Vallisneria sp. sp flores femininas HOMEM 6 03/08/2011 DIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO DICOGAMIA PROTANDRIA DIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO PROTOGINIA manga, milheto, couve couve--flor, Magnolia, Primula milho, cenoura, cebola, pecã DIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO AUTOINCOMPATIBILIDADE Heterostilia, Heterostilia Genética repolho, crotalaria, maracujá, girassol, rabanete, centeio, pimentão, laranja Pimentão: variações nas posições do estigma e das anteras afetam a intensidade de ocorrência da polinização cruzada Produção de sementes híbridas de couve-flor, utilizando a autoincompatibilidade As linhagens são diferenciadas pela coloração das flores. Contreras Contreras e Rojas 7 03/08/2011 FECUNDAÇÃO - GERMINAÇÃO DO TUBO POLÍNICO tubo polínico abortado (a) Turgor celular, concentração de Boro, gradiente de concentração de Cálcio, liberação de enzimas pelo estilete tubo polínico normal (b) (c) Auto incompatibilidade Contreras germinação do grão de pólen tubo polínico saco embrionário ovário óvulo Grão de pólen de mostarda silvestre germinando no estigma lp FECUNDAÇÃO Antera 1. SINGAMIA: Grão de pólen Estigma núcleo reprodutivo (n) + oosfera (n) ZIGOTO (2n) EMBRIÃO Tubo polínico 8 03/08/2011 FECUNDAÇÃO 2. FUSÃO TRIPLA: núcleo reprodutivo (n) + núcleos polares (2n) NÚCLEO DO ENDOSPERMA (3n) núcleos núcleospolares polares gametas gametas masculinos masculinos núcleo vegetativo gametas masculinos núcleo do endosperma 1 zigoto ENDOSPERMA (?) tubo polínico 2 CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS DO NOVO INDIVÍDUO SÃO TRANSMITIDAS ATRAVÉS DE GENES LOCALIZADOS NOS CROMOSSOMOS DOS GAMETAS A partir da primeira divisão do zigoto, a base estrutura padrão do embrião e o destino das células já se torna evidente GLOBULAR CORAÇÃO TORPEDO FORMAÇÃO COTILÉDONES Histodiferenciação Henk Hilhorst PARTES DO EMBRIÃO Folhas primárias - RADÍCULA Feijão: desenvolvimento inicial do embrião e plântula formada - HIPOCÓTILO: região de transição vascular entre raiz e caule epicótilo cotilédones - COTILÉDONE(S): Dicotiledôneas armazenamento de reservas ou folhas embrionárias hipocótilo p Monocotiledôneas proteção ao eixo embrionário e transferência de reservas do endosperma - PLÚMULA: massa de células meristemáticas gema apical Sistema radicular - EPICÓTILO: presente na plúmula, em forma meristemática ou desenvolvido e identificável - Mesocótilo: primeiro nó do epicótilo - Coleorriza, coleoptilo, epiblasto, raízes seminais (nó cotiledonar) 9 03/08/2011 Eixo embrionário Plúmula Radícula Hipocótilo Cotilédones Plúmula + Folhas Primárias Cotilédones Hipocótilo Cotilédones Raiz Primária SEMENTE DE ERVILHA Feijão Pericarpo coleoptilo COTILÉDONE plúmula (folhas primárias) Endosperma raízes seminais (nó cotiledonar) TEGUMENTO cotilédone (escutelo): proteção ao eixo e transferência de reservas coleorriza radícula coleoptilo plúmula raízes seminais EIXO EMBRIONÁRIO EMBRIÃO DO MILHO raiz primária SEMENTE DE ABÓBORA EM GRAMÍNEAS, O EMBRIÃO TAMBÉM PODE APRESENTAR O EPIBLASTO E HÁ AUTORES QUE CONSIDERAM O MESOCÓTILO DESENVOLVIMENTO DO ENDOSPERMA NÚCLEO DO ENDOSPERMA TECIDO DE RESERVA divisões diferenciação ne ENDOSPERMA zg GERMINAÇÃO nl pe SEMENTES pe ALBUMINOSAS: monocotiledôneas, mamona, café, alface, seringueira, tomate, beterraba celular (tomate tomate)) nuclear (gramíneas, mamona, maçã maçã)) helobial 10 03/08/2011 PERISPERMA DESENVOLVIMENTO DO ENDOSPERMA Desenvolvimento do tecido nucelar materno Exemplos: café, beterraba TECIDO DE RESERVA SEMENTES DESENVOLVIMENTO DO EMBRIÃO EXALBUMINOSAS: geralmente dicotiledôneas leguminosas, malváceas, cucurbitáceas, crucíferas TECIDO VIVO ? Corte de uma semente de beterraba FRUTO E SEMENTE TEGUMENTO PRIMINA TESTA (Externo) FRUTO OVÁRIO MADURO, COM UMA OU MAIS SEMENTES SECUNDINA TEGMA (Interno) PARTES: - Manter unidas as partes da semente a) PERICARPO -Proteção contra agentes externos (bióticos e abióticos): composição, estrutura b) SEMENTE TEGUMENTO EPICARPO MESOCARPO ENDOCARPO - Regular trocas de água e trocas gasosas com o ambiente ENDOSPERMA (?) - Regular a germinação e interferir em mecanismos de dormência EMBRIÃO Eixo Cotilédone(s) - Controle da dispersão espacial das sementes: asas, espinhos, pelos mucilagens, substâncias resistentes ao trato digestivo de animais FRUTO E SEMENTE FRUTOS SECOS: cariopse (gramíneas). Aquênio (girassol, alface, cenoura), pixídio (beterraba) Vagem e sementes de ervilha Contreras 11 03/08/2011 FRUTO E SEMENTE FRUTOS CARNOSOS NOZ SÂMARA VAGEM SÍLIQUA APOMIXIA DESENVOLVIMENTO ASSEXUADO DE SEMENTES, COM ESTRUTURA SEMELHANTE ÀS PRODUZIDAS APÓS A FECUNDAÇÃO SÃO SEMENTES FORMADAS A PARTIR DE CÉLULAS DIPLÓIDES DO ÓVULO MEDIANTE DIFERENTES MECANISMOS, ÓVULO, MECANISMOS SEM QUE TENHA OCORRIDO A FECUNDAÇÃO CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO - SUBSTITUI A REPRODUÇÃO PELA PROPAGAÇÃO - NÃO HÁ UNIÃO DE GAMETAS POR QUE ESTUDAR FORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ? TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO - Clima - Época de semeadura - Semeadura: manejo do equipamento - Inspeções - Colheita POLINIZAÇÃO E SUAS CONSEQUÊNCIAS: necessidade do conhecimento - OCORRE EM PARTES DA PLANTA GERALMENTE ENVOLVIDAS COM A REPRODUÇÃO IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO Contreras PUREZA GENÉTICA isolamento Isolamento Fluxo de pólen e risco de contaminação Area de produção de sementes 12 03/08/2011 Isolamento pepino Isolamento para produção de sementes de alface: plantas autógamas Contreras IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO Contreras PUREZA GENÉTICA PUREZA GENÉTICA Proporção linhas masculinas e femininas Despendoamento em milho Manual Osvaldo P. Pereira Mecânico Cristian |Carvallo 13 03/08/2011 IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO PUREZA GENÉTICA “Split” Milho, tomate, sorgo, girassol, pepino Semeadura para produção de híbridos de girassol, com duas linhas da linhagem masculina, para seis da feminina: linhas masculinas semeadas uma semana depois Rebeca Unghiatti Proporção linhas masculinas e femininas IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO PUREZA GENÉTICA Machoesterilidade Milho, repolho, cenoura, girassol Produção de sementes de milho doce: proporção de linhas masculinas/femininas é de 4:3. Linhas masculinas semeadas 3, 6 e 10 dias após as femininas. Contreras e Rojas Rebeca Unghiatti 14 03/08/2011 IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO QUANTIDADE PRODUZIDA Presença de insetos Formato da área Polinização Cebola Controle de insetos Clima x época de semeadura Temperatura x viabilidade do pólen Unghiatti Polinização Cebola colméia: 5 /ha Flor completa do tomateiro (A) e inflorescência com flores em diferentes estádios de desenvolvimento (B) - P.C.T. Melo Pistilo Pétalas Flor de tomate Estames Cone de anteras Aborto de flor Sépalas Ovário A 2- Extração do pólen Camada de abscisão B Contreras 1- Emasculação de flores em plantas femininas 3- Armazenamento do pólen 4- Polinização Contreras 15 03/08/2011 Coleta de pólen Técnicas de cruzamentos controlados POR QUE ESTUDAR FORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ? BIOTECNOLOGIA Embriogênese somática + sementes sintéticas Híbrido tomate Híbrido pimentão Contreras 16 03/08/2011 SEMENTES ARTIFICIAIS OU SINTÉTICAS CONCEITO:: CONCEITO a) Embrião encapsulado b) Embriões somáticos, brotos ou outros tecidos encapsulados artificialmente f que podem ser utilizados para cultivo in vitro ou ex vitro (Aitken (Aitken--Christie et al. al., 1994) 1994) É UMA MODALIDADE DE CULTURA DE TECIDOS DE PLANTAS MEDIANTE A ENCAPSULAÇÃO DE EMBRIÕES SOMÁTICOS semente Dsintética de café CÁPSULAS DE HIDROGEL: alginato de sódio, resinas plásticas de óxido de polietileno + reservas + agentes protetores + microrg. benéficos + ... POR QUE ESTUDAR FORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ? mandioca abacaxi Feijão Embrião zigótico encapsulado POR QUE ESTUDAR FORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ? AVALIAÇÃO DA QUALIDADE Testes de rotina e testes rápidos Pureza física, exame de silvestres, germinação, sanidade, tetrazólio IDENTIFICAÇÃO DE CULTIVARES Aspecto normal ou anomalia? RECONHECIMENTO DA MATURIDADE FISIOLÓGICA BENEFICIAMENTO Escolha de máquinas q para p separação p ç Planejamento de linhas de fluxo Injúrias mecânicas a–sementes t vazias i b–pouco desenvolvida b– d l id c– c–cheia h i RECONHECIMENTO DE PROBLEMAS E SUA EXTENSÃO Fagus silvatica L. 17 03/08/2011 Sementes mal formadas 1 2 Semente -vazia e cheia 3 FISSURAS INTERNAS PROVOCADAS POR INJÚRIAS MECÂNICAS, NÃO IDENTIFICADAS EXTERNAMENTE PODEM PROVOCAR ANORMALIDADE NA GERMINAÇÃO (Flor, 2003). 1. Imagem externa; 2. Radiografia; 3. Plântula anormal 1 A A’ 2 B B’ Imagens radiográficas (A e B) de sementes da classe 50-75% (proporção embrião+endosperma/cavidade interna) e respectivas imagens fotográficas (A’ e B’) das plântulas anormal e normal resultantes do teste de germinação 1 (A) - maior espaço (área escura entre o endosperma e o embrião), maior incidência de plântulas anormais (A’); 2 (B) - menor espaço (área escura entre o endosperma e o embrião), maior incidência de plântulas normais (B’) (Gagliardi e Marcos Filho, 2010) 18
