Reproducción y desarrollo vegetal

El ciclo de vida de las plantas

El ciclo de vida sexual de las plantas, llamado alternancia de generaciones, comprende una forma multicelular diploide (generación de esporofito) como una forma multicelular haploide (generación de gametofito).

En las plantas de semilla, la etapa de gametofito es muy reducida. El gametofito masculino es el grano de polen, una estructura resistente a la sequía que puede ser llevada de planta en planta por el viento o por animales. El gametofito femenino (óvulo) también es reducido y se conserva en el cuerpo de la etapa de esporofito.

Evolución de las flores

Las flores completas constan de cuatro partes: sépalos, pétalos, estambres (las estructuras reproductoras masculinas) y carpelos (las estructuras reproductoras femeninas).

Los sépalos forman la cubierta protectora exterior del capullo de la flor. Casi todos los pétalos (en algunos casos, los sépalos) tienen colores brillantes y atraen polinizadores a la flor.

• El estambre consiste en un filamento que lleva en la punta una antera en la que se desarrollan los granos de polen.
• El carpelo (pistilo) es la unidad reproductiva femenina; un pistilo puede consistir en un solo carpelo o un grupo de carpelos fusionados. Cada pistilo tiene tres secciones: un estigma, en el que caen los granos de polen; un estilo, a través del cual se forma el tubo polínico; y un ovario, en el que se desarrollan uno o más sacos embrionarios que contienen óvulos. El estilo tiene en la punta un estigma pegajoso al cual se adhiere el polen durante la polinización.
• Las flores incompletas carecen de una o más de las cuatro partes de las flores.

Las angiospermas (plantas con flores) evolucionaron a partir de las gimnospermas (plantas con semilla desnuda).

En muchos hábitats, las plantas con flores tienen ventaja selectiva sobre las gimnospermas, pues muchos tipos de flores atraen polinizadores que llevan polen de una planta a otra. (1) Las plantas polinizadas por insectos (polinización entomófila), las flores a menudo son amarillas o azules y emiten olor; (2) plantas polinizadas por aves pueden ser amarillas, anaranjadas o rojas y no despiden un olor intenso; (3) las polinizadas por murciélagos con frecuencia tienen pétalos blancuzcos y algún olor; (4) las polinizadas por el viento (polinización anemófila) muchas veces tienen pétalos pequeños o carecen de ellos y no producen olor o néctar; sus flores generan grandes cantidades de polen.

Desarrollo de gametofitos en las fanerógamas

Se denomina fanerógamas a las plantas que presentan flores. El polen se desarrolla en las anteras. La célula madre de microsporas, que es diploide, sufre meiosis y produce cuatro microsporas haploides; cada una de éstas se divide por mitosis para formar granos de polen. Un grano de polen inmaduro consta de dos células: la célula tubo y la célula generadora. Esta última se divide una vez para producir dos espermatozoides.

El saco embrionario se desarrolla dentro de los óvulos del ovario. Una célula madre de megasporas, que es diploide, sufre meiosis y forma cuatro megasporas haploides. Tres de éstas sufren degeneración; la cuarta se divide tres veces por mitosis para producir los ocho núcleos del saco embrionario. Estos ocho núcleos residen en sólo siete células. Una de ellas, con un solo núcleo, es el óvulo; otra, con dos núcleos, es la célula endospérmica primaria. Estas dos células participan en la formación de las semillas; las demás sufren degeneración.

Polinización y fecundación

La polinización es la transferencia de polen de la antera al estigma. Las plantas con flores experimentan doble fecundación. Cuando un grano de polen se posa en un estigma, su célula tubo crece a través del estilo hasta el saco embrionario.

La célula generadora se divide para formar dos espermatozoides que bajan por el estilo dentro de la célula tubo, ingresando finalmente en el saco embrionario. Un espermatozoide se fusiona con el óvulo para formar un cigoto diploide, que dará origen al embrión. El otro espermatozoide se fusiona con la célula endospérmica primaria binucleada para producir una célula triploide. Esta célula dará origen al endospermo, un tejido para almacenar alimento dentro de la semilla.

Desarrollo de semillas y frutos

Como resultado de la fecundación se desarrollan la semilla y el fruto. El embrión desarrolla una radícula, un hipocótilo y cotiledones.

• Los cotiledones digieren y absorben alimento del endospermo y lo transfieren al embrión en crecimiento. Los embriones de monocotiledóneas tienen un cotiledón y los de dicotiledóneas, dos.
• La semilla está encerrada en un fruto, que se desarrolla a partir de la pared del ovario. La función del fruto es dispersar las semillas lejos de la planta progenitora.
• Las semillas normalmente permanecen en estado de latencia durante cierto tiempo después de la maduración del fruto.

Los frutos son ovarios fecundados y maduros. Están formados por el pericarpio, que envuelve la semilla, y se subdivide en epicarpio (parte exterior), mesocarpio (parte media, y endocarpio (parte interior, rodea la semilla). Los frutos simples se derivan de un solo ovario; algunos frutos simples (bayas, drupas) son carnosos, mientras que otros (folículos, vainas, cápsulas, granos, aquenios, nueces) son secos. Los frutos secos pueden ser dehiscentes (el pericarpio se abre para soltar las semillas), o indehiscentes (no se abren). Los frutos compuestos se forman por asociación de varias flores, dando la apariencia de un solo fruto (ejemplo: fresa, chirimoya, piña).

Germinación y crecimiento de las planta

La germinación de las semillas requiere calor y humedad. La energía para la germinación proviene del alimento almacenado en el endospermo. Los cotiledones transfieren ese alimento al embrión.

La fotoperiodicidad es la respuesta de las plantas a la duración y sincronía de luz y oscuridad. En muchas plantas, la floración es una respuesta fotoperiódica; algunas son plantas de día corto, otras son plantas de día largo, y otras más son plantas de día intermedio. En la fotoperiodicidad, el fotorreceptor es el fitocromo, un pigmento azul verdoso con dos formas, Pr y Pfr, llamadas así por la longitud de onda de la luz que absorben.

La vernalización consiste en que las plantas son estimuladas para florecer por exposición de las semillas o los meristemos apicales del tallo a bajas temperaturas.

Los tropismos son respuestas de crecimiento diferencial. Pueden ser: fototropismo (crecimiento de una planta en respuesta a la dirección de la luz), gravitropismo (crecimiento de una planta debido a la influencia de la gravedad), tigmotropismo (crecimiento de una planta en respuesta al contacto con objetos sólidos), heliotropismo (capacidad de hojas o flores de seguir el recorrido del sol).

Reproducción asexual en las plantas

La reproducción asexual (propagación vegetativa) implica la formación de descendencia sin fusión de gametos. Toda la descendencia es virtualmente idéntica en su constitución genética a la planta progenitora única.

La reproducción asexual puede ser natural, mediante tallos especializados (rizomas, tubérculos, bulbos, cormos y estolones), o artificial, mediante estacas, acodos o injerto.

Algunas hojas tienen tejido meristemático a lo largo de sus márgenes y dan origen a plantuloides.

Las raíces pueden desarrollar retoños o chupones, que pueden desarrollar raíces adicionales y así originar nuevas plantas. Algunas veces las angiospermas producen semillas y frutos sin reproducción sexual; este proceso se denomina apomixis.

Las hormonas vegetales

Las hormonas vegetales son sustancias producidas por células de una parte de la planta y transportadas a otras partes donde ejercen efectos específicos. Las cinco clases principales de hormonas vegetales son auxinas, giberelinas, citocininas, etileno y ácido abscísico. Estas hormonas son eficaces en concentraciones muy pequeñas.

• Las auxinas participan en el alargamiento celular, tropismos, dominancia apical y desarrollo de frutos.
• Las giberelinas intervienen en elongación del tallo, floración y germinación de semillas.
• Las citicininas inducen la división y diferenciación celulares, retardan la senescencia (envejecimiento) e interactúan con auxinas y etileno en la dominancia apical.
• El etileno influye en la maduración de frutos, dominancia apical, abscisión foliar, reacción a lesiones, tigmomorfogénesis, y senescencia.
• El ácido abscísico es una hormona de estrés ambiental que participa en la latencia de semillas y en el cierre de los estomas debido a estrés hídrico.

Tabla 1 Acciones hormonales de las plantas

Regulación hormonal en el ciclo de las plantas

El ácido abscísico impone el estado de latencia de semillas. Niveles descendentes de ácido abscísico y niveles ascendentes de giberelina activan la germinación.

A medida que crece la plántula, muestra crecimiento diferencial respecto a la dirección de la luz (fototropismo) y la gravedad (gravitropismo). La auxina media el fototropismo y el gravitropismo en los vástagos y el gravitropismo en las raíces. En los vástagos, la auxina estimula el alargamiento de las células. En las raíces, concentraciones similares de auxina inhiben el alargamiento. Al parecer, las plantas detectan la gravedad mediante orgánulos llamados plástidos.

La ramificación de tallos es resultado de la interacción de dos hormonas, auxina (que se produce en las puntas del vástago y se transporta hacia abajo) y citocinina (que se sintetiza en las raíces y se transporta hacia arriba). Concentraciones elevadas de auxina inhiben el crecimiento de las yemas laterales. Una concentración óptima de ambas sustancias, auxina y citocinina, estimula el crecimiento de esas yemas. La auxina también estimula el crecimiento de las raíces secundarias.

Los tiempos de floración normalmente se controlan con base en la duración de los días. Hormonas llamadas florígenas estimulan y también inhiben la floración. Las plantas detectan la luz y la oscuridad a través de cambios en el fitocromo, el pigmento azul verdoso de las hojas. Entre los procesos que influyen las respuestas del fitocromo a la luz están: floración, enderezamiento de la curvatura del epicótilo o hipocótilo, alargamiento de plántulas, crecimiento de hojas y síntesis de clorofila.

Las semillas en desarrollo producen auxina, la cual se difunde hacia tejidos circundantes del ovario y causa el desarrollo del fruto. Un incremento en la producción de auxina cuando la semilla madura estimula las células del fruto para que liberen etileno, que hace que el fruto madure. Ello incluye: conversión de almidones en azúcar, ablandamiento del fruto, aparición de colores llamativos y, comúnmente, formación de una capa de abscisión en la base del pecíolo.

Varios cambios preparan a las plantas perennes de climas templados para el invierno. Las hojas y frutos sufren envejecimiento rápido (senectud), que incluye la formación de una capa de abscisión. La senectud es resultado de una baja en los niveles de auxina y citocinina y, quizá, una elevación en las concentraciones de etileno. Otras partes de la planta, como las yemas, entran en estado de latencia, obligadas por concentraciones altas de ácido abscísico.

Bibliografía de referencia

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Fuente de Referencia: Allan Alvarado Aguayo, MSc (www.monografias.com)

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