Estrutura, diversidade funcional e morfologica das angiospermicas
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Biodiversidade e Ambiente I Capt V - Angiospérmicas: estrutura, diversidade funcional e morfológica 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Angiospérmicas: estrutura, diversidade funcional e morfológica • • • • 11-05 Sindroma da polinização. Evolução de mutualismos. Hibridação e mecanismos de autoincompatibilidade As diferentes adaptações das plantas. Metabolismo secundário e substâncias anti-herbivoria Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 A evolução dos Mutualismos • Benefícios—não podem ser obtidos na ausência do parceiro: nutrientes, transporte, protecção • Custos—investimentos na atracção, substancias de recompensa, energia e tempo para a obtenção da recompensa • Tanto os custos como os benefícios afectam a reprodução e a sobrevivência • Beneficios e custos tendem a ser dependentes da densidade populacional • Feedback positivos entre mutualistas • Feedback negativos para assegurar a estabilidade 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Polinização por lepidópteros Yucca filamentosa 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Simbiose mutualista Ficus (Figueira) Blastophaga (vespídeo) 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Adaptação das plantas • Hibridação – mecanismo evolutivo, diversificação – taxa mais resilientes – Dinâmica evolutiva e interacções interspecíficas • Poliploidia – 40% dicot e 60% monocot – Dinâmica evolutiva sem barreira geográfica – Maior variabilidade genética • Reprodução assexuada • Persistência dos propágulos – Dormência, banco de sementes no solo • Maior diversidade de produtos provenientes do metabolismo secundário 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Mecanismos de autoincompatibilidade • Monoicia vs dioicia • Monoicia – Separação de flores – Dicogamia • Autoincompatibilidade genética – Gametofítica - Poaceae (determinado pelo seu próprio genótipo haplóide) – Esporofítica - Brassicaceae (determinado pelo genótipo da planta mãe) 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Figure 1 Model for SRK-mediated selfincompatibility in Brassica, stemming from the work of Takasaki et al.1. A pollen grain from a plant with S1S3 genotype carries two different S haplotype determinants, SCR 1 and SCR3, in the pollen coat. When this pollen grain makes contact with the stigma of a plant with S1S 2 genotype, both pollen determinants are released and taken into the wall of a papillar cell (the epidermal cell of the stigma). There, SCR 1 interacts with the extracellular domain of SRK1, setting off a cascade of biochemical reactions (of which phosphorylation of ARC1 is the only one known). The end result is inhibition of pollen germination. Although SRK1 is shown as a dimer, this may not be its active form. SCR1 is probably (but not certainly) the ligand of SRK 1. Possible interactions between SRK and SLG, as proposed by Takasaki et al., are not shown. 11-05 TEH-HUI KAO1 AND ANDREW G. MCCUBBIN Nature 403, 840 - 841 (24 February 2000) Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Adaptação das plantas • Hibridação – mecanismo evolutivo, diversificação – taxa mais resilientes – Dinâmica evolutiva e interacções interspecíficas • Poliploidia – 40% dicot e 60% monocot – Dinâmica evolutiva sem barreira geográfica – Maior variabilidade genética • Reprodução assexuada • Persistência dos propágulos – Dormência, banco de sementes no solo • Maior diversidade de produtos provenientes do metabolismo secundário 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Reprodução assexuada 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 O Metabolismo Secundário Via terpenóide Via fenólica, via N 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Angiospérmicas e seus produtos 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Plantas usadas em medicina Echinacea purpurea 11-05 Ginkgo biloba Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Hypericum perfuratum Evolução dos tóxicos nas plantas superiores HERBÁCEAS LENHOSAS GIMNOSPÉRMICAS E FETOS 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Produtos vegetais tóxicos e de anti-herbivoria Grupos químicos Descrição Papel defensivo Reduzem quantitativamente a digestibilidade Celulose hidrato de carbono Hemicelulose hidrato de carbono Lenhinas polímeros fenólicos Taninos polímeros fenólicos Sílica cristais inorgânicos necessita flora intestinal para digestão necessita flora intestinal para digestão liga-se a proteinas e hidratos de carbono liga-se a proteinas indigesto Toxinas qualitativas alguns páram a produção de DNA e RNA competem com Aminoácidos tóxicos análogos de aminoácidos aminoácidos e proteinas páram a respiração Cianogénicos glicósidos que libertam HCN mitocondrial Glucosinatos sais de N e K desordens endócrinas ligam-se a centros activos Proteinases inibidoras proteinas ou péptidos de enzimas 11-05 Alcalóides compostos azotados Terpenóiodes polímeros alguns páram a respiração Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Terpenos Fenóis Alcalóides Isopreno Baunilha Teobromina Efedrina Cafeina Nicotina Limoneno quinina Borracha morfina Lenhina Flavonóides Heroina 11-05 Quercitina Biodiversidade Cianidina e Ambiente I 2005 - 2006 codeina Cocaina Produtos secundários 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 O que é um fruto ? Um fruto é um ovário maduro! Reprodução sexuada Reprodução asexuada • Apomixia Frutos Partenocárpicos - frutos “virgens”, ie, sem fertilização 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Apomixia 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Critérios de classificação dos frutos • • • • • • • 11-05 Estrutura da flor a partir do qual o fruto se desenvolve Nº de ovários Nº de carpelos Natureza do pericarpo Pericarpo deiscente ou indeiscente Modo como se abre Papel das sépalas Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Critérios de classificação dos frutos • Frutos simples secos deiscentes indeiscentes carnudos • Frutos múltiplos 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Frutos Deiscentes 1 carpelo vagem folículo 1 ovário com 2 lóculos 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 siliqua 2 ou mais carpelos cápsula Frutos indeiscentes aquénio 11-05 cariopse samara bolota Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Frutos múltiplos 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Conceitos a reter • Qual é a base química da côr das flores • A variação de côr entre as antocianinas. • Os factores presentes nas angiospérmicas que mais permitiram a sua adaptação a novas condições ambientais, pouca extinção e grande diversificação • A adaptação das plantas e sua diversificação em termos de hibridação, desenvolvimento de produtos secundários • O que são frutos. • Apomixia e partenocarpia • Noção de sementes ortodoxas e recalcitrantes. Suas consequências 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Referências • Raven, Biology of Plants - Introduction and Evolution of Angiosperms. Capt. 19, Cap. 20. • Graham - Capt 21 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
