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REPRODUCCIÓN VEGETAL

1. TIPOS DE REPRODUCCIÓN EN VEGETALES

Los vegetales (plantas y algas), como todos los seres vivos, tienen la capacidad de reproducirse. La reproducción les permite perpetuarse a los largo del tiempo y el espacio y el mantenimiento de las especies. Siendo organismos sésiles, sin capacidad de desplazamiento, la reproducción es también un método de dispersión y conquista de nuevos territorios. Los tipos de reproducción en vegetales son muy variados y, en general, combinan ciclos sexuales y asexuales para maximizar su éxito reproductor. Reproducción asexual: al igual que en animales, se basa en la mitosis y en la producción, a partir de un único individuo, de organismos idénticos entre sí y al progenitor. Es un método rápido y eficaz, apropiado para organismos muy bien adaptados a un medio estable. Reproducción sexual: requiere la producción, mediante meiosis, de células especiales llamadas gametos. Éstos son formados normalmente por dos progenitores diferentes y deben unirse mediante la fecundación para formar una célula huevo o cigoto. El cigoto se desarrollará por mitosis y originará un nuevo individuo adulto. Aunque es un método más complejo y requiere mucha más energía, también tiene ventajas decisivas. La recombinación génica y el reparto al azar de los cromosomas en la meiosis, así como la combinación de cromosomas de diferentes individuos en la fecundación, proporcionan una gran diversidad génica, aumentando la variabilidad de las poblaciones, base de la evolución.

2. REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN PLANTAS

Los procedimientos de reproducción asexual en vegetales son muy diversos, pero todos tienen en común la producción de individuos idénticos mediante mitosis.

2.1. REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN PLANTAS

Entre los múltiples métodos destacan: Estolones: los estolones son raíces horizontales a partir de las que crecen brotes que dan lugar a nuevos individuos. En algunas plantas herbáceas como fresas, tréboles, cintas... Rizomas: son tallos subterráneos, de crecimiento horizontal, con hojas en forma de escamas. Estas hojas presentan yemas en las axilas, de donde se formarán tallos aéreos con sus propias raíces. Lirios, bambú, jengibre, álamo… Bulbos: son yemas (tallos) subterráneas protegidas por numerosas capas de hojas modificadas para almacenar sustancias de reserva. Cebolla, ajo, tulipán, narciso… Cormos: tallos subterráneos similares a los bulbos. Azafrán, gladiolos, … Tubérculos: son rizomas engrosados, tallos subterráneos, con sustancias de reserva como almidón. Al morir la planta madre, desarrollan yemas (ojos) de las que salen nuevas plantas. Patata, batata, chufa… La facilidad de las plantas para la reproducción asexual permite que se pueda provocar de forma artificial: Esqueje: es un fragmento de tallo no leñoso, hoja o raíz que, cortados de la planta madre, se introduce en tierra, forma raíces y se desarrolla. Injerto: fragmento de planta (yema, tallo) que se inserta sobre el tallo de otra planta, sobre el que se desarrolla. Acodo: parte curvada de una planta que se entierra hasta que desarrolle raíces. Luego se corta y se trasplanta.

2.2. REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN ALGAS

Las algas unicelulares y coloniales forman nuevos individuos o colonias mediante mitosis, por bipartición de las células progenitoras. Las algas filamentosas y multicelulares tienen diferentes sistemas de reproducción asexual: Fragmentación: el tallo se divide en fragmentos, cada uno de los cuales origina un nuevo individuo. Gemación: se forman yemas sobre el progenitor, que luego se desprenden y forman nuevas algas. Esporulación: formación de mitosporas (esporas originadas por mitosis) en esporangios. Hay esporas móviles por flagelos (zoosporas) e inmóviles (aplanosporas).

3. REPRODUCCIÓN SEXUAL EN VEGETALES

SIN SEMILLAS

La reproducción sexual requiere siempre de la formación de gametos, su unión mediante fecundación y el desarrollo del cigoto. Todos estos procesos tienen lugar mediante ciclos biológicos que difieren entre los diferentes tipos de vegetales. La mayoría de los vegetales, no obstante, tienen ciclos diplohaplontes, con alternancia de dos generaciones de individuos adultos: uno diploide (2n) (el esporofito que forma meiosporas (n)) y otra haploide (n) (el gametofito, que dará lugar a gametos (n)).

3.1. CICLO DIPLOHAPLONTE DE UN ALGA

Dada la enorme diversidad taxonómica y funcional de las algas, se tomará como ejemplo un alga parda multicelular: Laminaria digitata (= L. flexicaulis). El adulto que suele observarse es el esporofito (2n). Tiene estructura de talo, con rizoides (falsas raíces), cauloide (falso tallo) y filoide (falsa hoja laminar hendida). En la época reproductora el filoide desarrolla soros, estructura que contiene esporangios que formarán meiosporas (n) mediante meiosis esporogénica. Estas esporas son zoosporas flageladas y sexuadas: las hay masculinas y femeninas. Las zoosporas nadan y se fijan al sustrato, dividiéndose entonces por mitosis para originar gametofitos (n) masculinos y femeninos. El gametofito masculino genera espermatozoides (anterozoides) flagelados (n) por mitosis. Estos nadarán hasta la ovocélula (oosfera) (n) producida en el gametofito femenino y se unirá a ella por fecundación. El cigoto (2n) así formado se desarrollará por mitosis hasta dar lugar a un nuevo esporofito (2n).

3.2. CICLO DIPLOHAPLONTE DE UN MUSGO

El adulto diploide (2n) es el esporofito, formado por una cápsula o esporangio y un vástago de sostén o seta El esporofito produce meiosporas haploides (n) mediante meiosis. Las meiosporas son sexuadas, caen al suelo y germinan formando gametofitos masculinos (n) y femeninos (n), que son la otra forma adulta de la planta. El gametofito tiene estructura de talo, con rizoides, caulidio y filidios. El gametofito masculino desarrolla una estructura llamada anteridio que produce gametos masculinos móviles llamados espermatozoides o anterozoides (n). El gametofito femenino produce una estructura denominada arquegonio que formará el gameto femenino, llamado ovocélula u oosfera (n). Dado el pequeño tamaño de los gametofitos, una simple gota de agua puede inundarlos, el anterozoide nadar hasta la ovocélula y fecundarla. Se forma así un cigoto (2n) que se desarrollará hasta formar un nuevo esporofito diploide.

3.3. CICLO DIPLOHAPLONTE DE UN HELECHO

En helechos, el adulto dominante (el más visible) es el esporofito diploide (2n), que presenta raíces, tallos y hojas llamadas frondes. En el envés de los frondes hay estructuras marrones llamadas soros. Los soros contienen esporangios donde se da meiosis esporogénica y se producen meiosporas (2n). Las meiosporas se diseminan, germinan y forman gametofitos (2n). El gametofito haploide es el otro individuo adulto, llamado prótalo y de estructura talofítica microscópica. En el prótalo se desarrollan estructuras masculinas llamadas anteridios y femeninas llamadas arquegonios. Los anteridios producen gametos (n) masculinos flagelados (espermatozoides o anterozoides) y los arquegonios, gametos (n) femeninos (ovocélulas u oocélulas). Gracias al agua, ambos se unen y se produce la fecundación, dando un cigoto (2n) que se dividirá por mitosis hasta formar un nuevo esporofito diploide.

4. REPRODUCCIÓN SEXUAL Y CICLOS EN

ESPERMAFITAS

Existen dos tipos de plantas con semillas: las angiospermas (que tienen fruto) y las gimnospermas (cuyas semillas están desnudas.

4.1. FLORES DE LAS ANGIOSPERMAS

Las angiospermas presentan flores más o menos vistosas, polinizadas por el agua, el viento o los animales. El óvulo está cubierto por el ovario que, tras una doble fecundación, se convertirá en un fruto que protegerá las semillas resultantes. Las flores de las angiospermas pueden ser completas o incompletas. FLORES COMPLETAS Están formadas por un conjunto de hojas muy modificadas dispuestas en capas concéntricas llamadas verticilos. La flor se une a la planta mediante un pedúnculo floral, ensanchado en el extremo para formar el receptáculo, de donde parten los 3 verticilos: Androceo: órgano masculino formado por hojas muy modificadas llamadas estambres. Cada estambre tiene un filamento sobre el que se sitúa la antera, con dos tecas. Las tecas contienen los sacos polínicos, donde se da la meiosis esporogénica que origina los granos de polen. En el interior de estos granos están los gametos masculinos, llamados núcleos espermáticos. Gineceo: llamado también pistilo, es el órgano femenino. Puede haber 1 o varios y está formado por hojas modificadas llamadas carpelos, que forman una estructura en forma de botella formada por tres partes: el estigma (boca de la botella), con sustancias pegajosas para atrapar polen; el estilo (cuello de la botella) que une el estigma con el ovario; y el ovario (cuerpo de la botella) que aloja uno o varios óvulos o sacos embrionarios. Dentro de los óvulos se da la meiosis esporogénica, que forma un saco embrionario, con 7 células y 8 núcleos, entre ellas el gameto femenino (ovocélula) y dos núcleos polares. Periantio: son flores modificadas que no intervienen directamente en la reproducción. Rodean a los verticilos sexuales y los protegen, al tiempo que facilitan la polinización. Está formado por el cáliz (con hojas verdes llamadas sépalos) y la corola (con hojas normalmente coloreadas llamadas pétalos). En la base de los pétalos puede haber glándulas nectarias que fabrican néctar para atraer a animales polinizadores. FLORES INCOMPLETAS Carecen de alguno o varios de los verticilos descritos. Sucede en muchas plantas anemógamas, como las gramíneas.

4.2. POLINIZACIÓN

La polinización es el transporte del polen desde las partes masculinas a las femeninas. En las flores unisexuales, con sólo estambres o gineceo, el polen ha de viajar de unas flores a otras, en la misma planta (dioicas) o en plantas diferentes (monoicas). En flores hermafroditas, lo más habitual, el polen ha de viajar entre las partes masculinas y femeninas de la misma flor (autofecundación) o de flores distintas (fecundación cruzada, más común). La polinización puede hacerse por el viento (anemógama), el agua (hidrógama) o animales (zoógama). Las más habituales son la anemógama y la entomógama (por insectos): Polinización anemógama: polen transportado por el viento. Es un método poco eficaz, por lo que estas flores suelen producir cantidades ingentes de polen. Además, normalmente no tienen colores llamativos ni néctar y pueden carecer de pétalos: gramíneas, abedul, olivo, gimnospermas… Polinización entomógama: polen transportado por insectos: abejas, moscas, mariposas, escarabajos,… Flores con pétalos y/o sépalos de vivos colores, nectarios, esencias, dibujos…

4.3. CICLO BIOLÓGICO DE ANGIOSPERMAS

Como la mayoría de las plantas, las angiospermas tienen ciclos diplohaplontes, con esporofito diploide (planta visible) y gametofito haploide (reducido a unas pocas células en el interior del esporofito). El esporofito produce meiosis esporogénica. Gametofito femenino: es el saco embrionario. En el óvulo (que no es el gameto femenino) se halla la célula madre de megasporas (2n), que sufre meiosis y forma 4 esporas gigantes o megasporas (n). Tres de ellas se desintegran y la restante se divide por mitosis, formando el saco embrionario, que contiene 7 células y 8 núcleos en total: la ovocélula (n) (gameto femenino), dos células acompañantes o sinérgidas, tres células llamadas antípodas y una célula central con 2 núcleos polares (n). Gametofito masculino: es el grano de polen. En los sacos polínicos de las anteras están las células madre de microsporas (2n) que, por meiosis esporogénica, forman miscrosporas (n) que por mitosis originan granos de polen, que contienen 2 células: vegetativa (n) y generativa (n). Cuando el grano de polen llega al estigma de la flor, la célula vegetativa produce un tubo polínico que se dirige hacia el óvulo. La célula generativa se divide por mitosis y forma 2 núcleos espermáticos (n), que son los gametos masculinos. Doble fecundación: el tubo polínico atraviesa el estilo y el ovario, penetra en el óvulo y deposita los dos núcleos espermáticos en el saco embrionario. A continuación se da una doble fecundación: uno de los núcleos espermáticos (n) se une a la ovocélula (n), formando el cigoto (2n) que, por mitosis, dará lugar al embrión o germen de la semilla; el otro núcleo espermático se fusionará con los dos núcleos polares y formará el endospermo (3n), que alimentará al embrión cuando germine la semilla.