Reproducerea la plante

Prezentarea modalităților de reproducere vegetativă și sexuată la plante, cu accent pe angiosperme.

Reproducerea vegetativă (asexuată)

Reproducerea vegetativă este o formă de reproducere asexuată: dintr-un fragment de organ vegetativ (rădăcină, tulpină, frunză) se dezvoltă o plantă nouă, identică genetic cu planta-mamă. Nu intervin gameți și nici fecundare.

Forme naturale, prin organe vegetative modificate:

• stoloni – tulpini târâtoare care înrădăcinează la noduri (căpșunul, fragul);
• rizomi – tulpini subterane (stânjenelul, pirul);
• tuberculi – tulpini subterane îngroșate, cu muguri („ochi”) din care pornesc plante noi (cartoful);
• bulbi – tulpini scurte cu frunze cărnoase (ceapa, laleaua, usturoiul);
• drajoni – lăstari porniți din mugurii de pe rădăcini (salcâmul).

Atenție la o capcană botanică clasică: tuberculul și bulbul sunt tulpini modificate, nu rădăcini, chiar dacă stau în pământ.

Forme artificiale, folosite de om în agricultură și horticultură: butășirea (fragmente de tulpină puse la înrădăcinat — mușcata, vița-de-vie), marcotajul (o ramură îndoită și acoperită cu pământ înrădăcinează fără a fi detașată), altoirea (îmbinarea altoiului — ramura soiului valoros — cu portaltoiul care oferă rădăcina; pomii fructiferi, vița-de-vie).

Avantaje: rapiditate și păstrarea nealterată a însușirilor soiului. Dezavantaj: lipsa variabilității — toți urmașii sunt la fel de vulnerabili la aceeași boală.

Floarea – organul reproducerii sexuate la angiosperme

La angiosperme (plantele cu flori și cu semințe închise în fruct), organul reproducerii sexuate este floarea. O floare completă cuprinde, de la exterior spre interior:

• învelișurile florale: sepalele (verzi, formează caliciul, cu rol de protecție) și petalele (colorate, formează corola, cu rol de atragere a polenizatorilor);
• androceul – partea bărbătească: totalitatea staminelor; fiecare stamină are un filament și o anteră, în care se formează grăunciorii de polen (care conțin gameții bărbătești);
• gineceul (pistilul) – partea femeiască: format din ovar (partea bazală, umflată, care adăpostește ovulele), stil și stigmat (suprafața lipicioasă care primește polenul).

Formula de reținut, cerută direct la examen: în ovul se află oosfera — gametul femeiesc; în grăunciorul de polen se formează cei doi gameți bărbătești.

Florile pot fi hermafrodite (bisexuate) — cu androceu și gineceu în aceeași floare (majoritatea angiospermelor: măr, cireș, lalea) — sau unisexuate, când staminele și pistilele sunt în flori diferite (porumb, dovleac, salcie).

Greșeala tipică: androceul este partea bărbătească, gineceul cea femeiască — inversarea lor la examen anulează întreg răspunsul.

Polenizarea

Polenizarea este transportul grăunciorilor de polen de la anteră pe stigmatul pistilului. Este doar transportul — nu unirea gameților; confundarea polenizării cu fecundarea este una dintre cele mai frecvente greșeli de examen.

După proveniența polenului:

• autopolenizare – polenul ajunge pe stigmatul aceleiași flori (grâu, mazăre); simplă și sigură, dar fără aport de variabilitate;
• polenizare încrucișată – polenul provine de la altă plantă din aceeași specie; este avantajoasă evolutiv, pentru că urmașii combină însușirile a doi părinți.

După agentul transportor:

• polenizare entomofilă (prin insecte): flori viu colorate, parfumate, cu nectar, polen puțin și lipicios — adaptări pentru a atrage și a folosi insecta drept curier (măr, salcâm, trifoi);
• polenizare anemofilă (prin vânt): flori mici, fără culori și parfum, dar cu polen foarte mult, ușor și uscat și stigmate mari, penate, ca niște plase (graminee: grâu, porumb; arbori: plop, stejar, alun).

Corelarea adaptărilor cu agentul polenizator este o întrebare-tip: dacă floarea investește în culoare și nectar, e entomofilă; dacă investește în cantitate de polen, e anemofilă.

Polenizarea poate fi făcută și de om (polenizare artificială), folosită în ameliorarea plantelor pentru obținerea de hibrizi.

Fecundarea – dubla fecundare la angiosperme

După ce grăunciorul de polen ajunge pe stigmat, el germinează: emite tubul polinic, care crește prin stil până la ovul, transportând cei doi gameți bărbătești. Aici are loc particularitatea unică a angiospermelor, dubla fecundare, descrisă astfel:

• primul gamet bărbătesc + oosfera → zigotul principal (diploid, 2n), din care se dezvoltă embrionul — viitoarea plantă;
• al doilea gamet bărbătesc + celula secundară a sacului embrionar → zigotul accesoriu (triploid, 3n), din care se formează endospermul secundar (albumenul) — țesutul de rezervă care hrănește embrionul.

Ambii gameți bărbătești participă deci la fecundare — niciunul nu se pierde — iar rezultatul este dublu: un embrion și rezerva lui de hrană. Formularea „dubla fecundare” cu produșii ei (zigot principal 2n, zigot accesoriu 3n) se cere exact la examen, inclusiv ploidiile.

După fecundare, transformările sunt în lanț și trebuie știute ca atare:

• ovulul → sămânța;
• ovarul → fructul;
• celelalte componente florale (sepale, petale, stamine, stil, stigmat) în general se usucă și cad.

Capcană frecventă: fructul provine din ovar, nu din ovul — cine inversează pierde punctajul; iar la unele specii (măr, păr) la formarea fructului participă și receptaculul (fructe false).

Sămânța și fructul

Sămânța provine din ovulul fecundat și cuprinde:

• tegumentul – învelișul protector extern;
• embrionul – planta în miniatură, format din radiculă (viitoarea rădăcină), tulpiniță, muguraș și cotiledoane;
• țesutul de rezervă – endospermul secundar (albumenul) sau chiar cotiledoanele îngroșate, care hrănesc embrionul la germinare.

După numărul cotiledoanelor, angiospermele se împart în monocotiledonate (un cotiledon: grâu, porumb, ceapă, lalea) și dicotiledonate (două cotiledoane: fasole, măr, stejar). La fasole rezervele sunt depozitate în cotiledoane, la grâu în endosperm — exemplu comparativ des folosit în subiecte.

Fructul provine din ovar și are rol de protecție a semințelor și de răspândire a lor. Tipuri principale:

• fructe cărnoase: baca (bobul de strugure, roșia — semințe în pulpă) și drupa (cireașa, pruna, piersica — un singur sâmbure lemnos);
• fructe uscate: dehiscente, care se deschid la maturitate (păstaia la fasole și mazăre, capsula la mac) și indehiscente, care nu se deschid (cariopsa la grâu și porumb, achena la floarea-soarelui, nuca).

Răspândirea semințelor (diseminarea) se face prin vânt, apă, animale sau autonom — adaptările fructului (aripioare, cârlige, pulpă gustoasă) indică agentul de răspândire.

Germinarea seminței

Germinarea este trecerea embrionului din viața latentă la viața activă, cu formarea unei plantule. O sămânță matură și vie germinează doar dacă are simultan trei condiții externe:

• apă – sămânța se îmbibă, tegumentul se înmoaie, enzimele se activează și transformă rezervele insolubile (amidon, proteine) în substanțe solubile, transportabile la embrion;
• oxigen – embrionul crește pe seama energiei din respirația intensă a rezervelor; în sol tasat sau îmbibat excesiv cu apă, lipsa aerului împiedică germinarea — de aceea semințele „înecate” putrezesc;
• temperatură potrivită – fiecare specie are un minim, un optim și un maxim termic (grâul germinează și la câteva grade, porumbul și castraveții cer mai multă căldură).

Lumina nu este, de regulă, necesară germinării — sămânța are propriile rezerve și nu fotosintetizează; capcana apare frecvent în grile. Lumina devine indispensabilă abia după ce plantula iese la suprafață și trece la nutriția autotrofă.

Etapele germinării la fasole: îmbibarea, ruperea tegumentului, ieșirea radiculei (întotdeauna prima — fixează plantula și absoarbe apa), apoi alungirea tulpiniței și formarea primelor frunze verzi. Din acel moment, rezervele din cotiledoane fiind epuizate, plantula se hrănește singură prin fotosinteză.

Test — 6 întrebări ca la examen