Upload
alcides-huamani-quispe
View
23
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
polinizacion
Citation preview
Floracin y Polinizacin
Samuel ContrerasDepartamento de Ciencias Vegetales
Pontificia Universidad Catolica de [email protected]
1. Induccin floral
INTRODUCCIONCiclo de Vida de las Plantas
1. Induccin floral
Cigoto
Semilla
Floracin
Planta Juvenil
Planta adulta
Transicin
Ciclo de vida de una planta propagada por
semillas
1. Induccin floral
Cigoto
Semilla
Floracin Planta adulta
Transicin
Ciclo de vida de una planta propagada por
semillas
Fase embrionario
Fase juvenil
Fase adulto
vegetativoFaseadulto reproductivo
Planta Juvenil
1. Induccin floral- Estado juvenil
Planta es insensible a estmulos que inducen floracin y no pueden florecer.
Duracin varia entre especies y entre genotipos de una misma especie.
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Adulto-reprodutivo
Segunda temporada de crecimiento
Invierno
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Adulto-reproductivo
Segunda temporada de crecimiento
Invierno
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Transicin
Planta competente
Adulto-reproductivo
Segunda temporada de crecimiento
Invierno
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Transicin
Planta competente
Meristema determinado:
1. Induccin floralFactores externos
Fotoperiodo (largo de da)
Temperatura (vernalizacin)
1. Induccin floral
Fotoperiodo(largo de da)
Effect of latitude on day length at different times of the year. Day length was measured on the 20th of each month (from Taiz & Zeiger, 2002)
1. Induccin floral - fotoperiodoTres categoras principales:
Plantas de da corto: das ms cortos que un largo de da crtico inducen floracin.
Plantas de da largo: das ms largos que un largo de da crtico inducen floracin.
Plantas de da neutro: floracin ocurre bajo cualquier largo de da.
1. Induccin floral - fotoperiodoTres categoras principales:
Plantas de da cortoPlantas de da largoPlantas de da neutro
- Cualitativa (florece o no florece)
- Cuantitativa (cuando y cuanto florece)
Ejemplos:Da corto Da largo
Requerimientos absolutosAmaranthus caudatus Avena sativaChenopodium album Spinaca oleraceaCoffea arabica Mentha piperitaGlicine max Rapahanus sativusChrysantemum moriflorum Trifolium spp.
Ipomoea hederacea Festuca eliatorRequerimientos cuantitativos
Oriza sativa Beta vulgarisCannabis sativa Lactuca sativaCosmos officinarum Petunia hybridaSalvia splendens Brassica rapa
Pisum sativumPoa pratensis
1. Induccin floral - fotoperiodoTres categoras principales:
Plantas de da cortoPlantas de da largoPlantas de da neutro
Plantas de da corto-largo
Plantas de da largo-corto
(from Taiz & Zeiger, 2002)
(from Taiz & Zeiger, 2002)
Accin de fitocromoPlantas de da corto: floracin es inhibida por forma activa del fitocromo (Pfr).Plantas de da largo: floracin es promovida por Pfr.
1. Induccin floral - fotoperiodo
Fitocromo:
sntesis de protena
Pr Pfr
rojo
rojo lejano
respuesta
degradacin
(730 nm)
(660 nm)
1. Induccin floral
Vernalizacin(temperatura)
(from Taiz & Zeiger, 2002)
4C x 40 das (plntula), floracin 3 semanas despus (9 hojas).
Adulto-reproductivo
Segunda temporada de crecimiento
Invierno
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Transicin
Planta competente
fro
VERNALIZACION
Adulto-reproductivo
Segunda temporada de crecimiento
Invierno
Ejemplo en zanahoria
Juvenil Adulto-vegetativo
Primera temporada de crecimiento
Transicin
Planta competente
fro
VERNALIZACION
~ 10 hojas en muchas especies herbceas perennes.
(from Copeland and McDonald, 2001)
-ptimos entre 1 y 7 C- meristemas apicales-Tiempos varan (sp, temp)
Devernalizacin: prdida de la respuesta a vernalizacin, por lo general debido a exposicin a condiciones de estrs (por lo general temperaturas altas).
(from Taiz & Zeiger, 2002)
-Devernalizing treatment: 3 das a 35C -Vernalizacin: 5C (semillas embebidas de Secale cereale)
1. Induccin floral
Interaccin fotoperiodo x vernalizacin
Lo ms comn: vernalizacin seguida por das largos
1. Induccin floral
Estmulos qumicos
Naturales y sintticos
Giberelinas (GA, cido giberelico)
Otros: indoleacetic acid, cytokinins, ethylene, naphtaleneacetic acid, 2,4- dichlorophenoxyacetic acid, ethylene chlorohydrin, acetylene, and 2,3,5-triidobenzoic acid
2. Morfologa floral
ANTERA FILAMENTO
ESTILO
ESTIGMA
ESTAMBRE (ANDROCEO)
GINECEO
OVARIO
RECEPTACULO
SEPALO(CALYX)
PETALO(COROLA)
PERIANTO
TEPALOS
ANTERA FILAMENTO
ESTAMBRE (ANDROECEO)
Filamento
AnteraSaco polnico
Estambre:
From Esau, 1977.
Ranunculus Solanum
Rosa Cornus
Un carpelo:Ms de un carpelo:
From Esau, 1977.
Ranunculus Solanum
Rosa Cornus
Apocarpus gynoecium(carpelos separados)
Un carpelo:Ms de un carpelo:
From Esau, 1977.
Ranunculus Solanum
Rosa Cornus
Apocarpus gynoecium(separated carpels)
Syncarpus gynoecium(carpels unidos)
Un carpelo:Ms de un carpelo:
From Esau, 1977.
Ranunculus Solanum
Rosa Cornus
Apocarpus gynoecium(carpelos separados)
Syncarpus gynoecium(carpelos unidos)
Pistilo
Pistilo
Pistilo
Un carpelo (pistilo):Ms de un carpelo:
Un carpelo (pistilo):
PistiloESTILO
ESTIGMA
OVARIO
El ovario:
Semilla
Pared del ovario
Placenta
Un carpelo
Cavidad locular
Flores - clasificacin:
- Completas: flor tiene spalos, ptalos, estambres, y carpelos.
- Incompletas: flor carece de al menos una de estas estructuras.
Flor perfecta
Flores imperfectas
Flores - clasificacin:
Ejemplo plantas con flores hermafroditas:
Tomate Pimiento
Ejemplo planta monoica (maz):
Ejemplo planta dioica:
Esprrago, planta macho Esprrago, planta hembra
Planta andromonoica: Planta ginomonoica:
Tipos de flores, plantas y especies.
Tipo general
Tipo de especie
Tipo de planta
Tipos de floresMasculinas Femeninas Hermafroditas
Hermafrodita Hermafrodita Hermafrodita - - +Monoico Monoica Monoicas + + -
Andromonoicas + - +Ginomonoicas - + +Trimonoicas + + +
Dioico Dioica Androicas + - -Ginoicas - + -
Androdioicas Androicas + - -Hermafroditas - - +
Ginodioicas Ginoicas - + -Hermafroditas - - +
Fuente: Besnier, 1989.
Inflorescencias
Adaptado de Barden et al. 1987.
UMBELACOMPUESTA
RACIMO
ESPIGA PANICULA CIMA
CAPITULO
UMBELACORIMBO
3. Formacin de polen y vulo
3. Formacin de polen y vulo
Formacin polenMicrosporogenesis: formacin de microsporas (granos de polen unicelulares)
Microgametogenesis: formacin de microgametofito dentro del grano de polen
Microsporogenesis:Antera:
epidermishaces vasculares
tapetum
Clula madre de la microspora o microsporocito
(from Raven et al. 1999)
Microsporogenesis:
Microspore mother cell(2n)
Four haploid (1n) cells
Cada una origina una miscrospora con un ncleo haploide
Microgametogenesis:
Two haploid nuclei:
Ncleo vegetativo
Ncleo generativo
(from Raven et al. 1999)
Microgametogenesis:
V
Mitosis del ncleo generativo
v: ncleo vegetativog: ncleo generativos: ncleos espermticos
from Mascarenhas, 1989. The Plant Cell (1): 657- 664
Grano de polen:
intina
exina
Ncleo generativo
Ncleo vegetativo
Two-celled pollen grain of Montropa uniflora (Esau, 1977)
pared celular
3. Formacin de polen y vulo
Formacin del vuloMegasporogenesis: formacin de la megaspora
Megagametogenesis: formacin del megagametofito
Megasporogenesis:
megasporocito(2n)
nucela
Meiosis I Meiosis II
4 megasporas haploides
3 megasporas degeneran
una megaspora funcional
Megagametogenesis:
megaspora funcional (n)
Mitosis I Mitosis II Mitosis III
Saco embrionario, megagametofito ogametofito femenino
Megagametogenesis:
Saco embrionario:clulas antpodas
dos ncleos polares
clula del huevo
Clulas sinrgidas
vacuola
clula central
egg apparatus
Formacin del vulo:
nu: nucelams: megasporocitoii: integumento internooi: integumento externo
fu: funiculofm: megaspora funcionaldm: megasporas que degeneran
Clula central
Ncleos polares
ClazaAntpodas
Clula del huevo
VacuolaTegumento externo
Tegumentointerno
Nucela
Funiculo SinrgidasMicropilo
Saco embrionario (tipo Polygonum)Ovulo antropo:
4. Polinizacin y fertilizacin
4. Polinizacin y fertilizacinPolinizacin: transferencia del polen desde la antera
al estigma
(from Raven et al. 1999)
4. Polinizacin y fertilizacin
Doble fertilizacin:
from Copeland and McDonald, 2001
Polinizacin puede ser asistida por agentes fsicos (agua, viento) o biolgicos (insectos, aves, mamferos).
4. Polinizacin y fertilizacin
Auto-polinizacin Polinizacin cruzada
4. Polinizacin y fertilizacinPolinizacin: transferencia del polen desde la antera
al estigma
Clasificacin de especies de acuerdo al tipo de polinizacin:
de autopolinizacin o autgamas
de polinizacin cruzada o algmas
4. Polinizacin y fertilizacin
Ejemplos de plantas cultivadas en que se conocen datos de polinizacin cruzada espontnea.
Especie Tipo normal de polinizacin
Porcentaje de cruzamiento
Vectores principales
Apio Autgama Hasta 30 VariosBerenjena Autgama Hasta 47 VariosHabas Autgama Ms de 30 Abejas y dpterosPimiento Autgama Hasta 90 Abejas, trps, dpterosSorgo Autgama Hasta 35 VientoTabaco Autgama 2 3 AbejasCacao Algama Ms de 30 Chinches y hormigasMaravilla Algama 20 75 AbejasJuda de Espaa Algama Ms de 30 AbejasMeln Algama Hasta 100 AbejasPepino Algama 70 Abejas
Fuente: Besnier, 1989.
Cultivo Tipo floracin Tipo de polinizacin
Cebolla Hermafrodita AlgamaBetarraga Hermafrodita AlgamaEspinaca Dioica AlgamaLechuga Hermafrodita AutgamaMaravilla Hermafrodita AlgamaBrcoli Hermafrodita AlgamaColiflor Hermafrodita AlgamaRepollo Hermafrodita AlgamaPepino Monoica AlgamaMeln Monoica o Andromonoica AlgamaSanda Monoica AlgamaZapallo Monoica Algama
Tipos de floracin y polinizacin (1).
Cultivo Tipo floracin Tipo de polinizacin
Maz Monoica AlgamaSorgo Hermafrodita AutgamaTrigo Hermafrodita AutgamaArveja Hermafrodita AutgamaFrejol Hermafrodita AutgamaHaba Hermafrodita AutgamaSoya Hermafrodita AutgamaEsprrago Dioica AlgamaPimiento Hermafrodita AutgamaTomate Hermafrodita AutgamaApio Hermafrodita AlgamaZanahoria Hermafrodita Algama
Tipos de floracin y polinizacin (2).
70
Mecanismos que favorecen auto-polinizacin o polinizacin cruzada en flores perfectas:
Mecanismo Descripcin
Favoreciendo auto-polinizacin
Cleistogamia Produccin de flores cerradas
Homogamia Coincidencia en liberacin de polen y receptividad del estigma
Favoreciendo polinizacin cruzada
Chasmogamia Polinizacin ocurre con flores abiertas
Dicogamia Estambre y estigma maduran en momentos diferentes
Protandria liberacin de polen antes que el estigma este receptivo
Protoginia estigma receptivo antes que se libere polen
Auto-incompatibilidad Incapacidad para autopolinizarse
Esterilidad Produccin de gametos o estructuras sexuales no funcionales
Heterostilia Dos o mas posibles arreglos de la posicin de anteras y estigmas
71
Auto-polinizacin en lechuga:corola
estambres
polen
estigma
ovario
Emergencia de estilo y estigma a travs de columna estaminal en flores perfectas de lechuga (Besnier, 1989)
72
Protoginia en magnolia:
En el primer da de floracin (first day flower) los estigmas estn receptivos pero no hay liberacin de polen. En el segundo da de floracin (second day flower) las anteras liberan polen pero los estimas ya no estan receptivos. Fotos de K. R. Robertson. http://www.life.uiuc.edu/plantbio/digitalflowers/index.htm
Magnolia grandiflora
73
Heterostilia en primula:
planta pinplanta thrum
From Silverside, 2002, at: http://www-biol.paisley.ac.uk/bioref/Genetics/Primula_heterostyly.html
74
estigma
planta pinplanta thrum
Heterostilia en primula:
From Silverside, 2002, at: http://www-biol.paisley.ac.uk/bioref/Genetics/Primula_heterostyly.html
75
estigmaanteras
planta pinplanta thrum
Heterostilia en primula:
From Silverside, 2002, at: http://www-biol.paisley.ac.uk/bioref/Genetics/Primula_heterostyly.html
76
planta pinplanta thrum
Heterostilia en primula:
From Silverside, 2002, at: http://www-biol.paisley.ac.uk/bioref/Genetics/Primula_heterostyly.html
77
Auto-incompatibilidad
Auto-incompatibilidad es la incapacidad de polen funcional para fertilizar vulos de la misma planta o genotipo
Dos tipos:
Auto-incompatibilidad gametoftica
Auto-incompatibilidad esporoffica
78
Auto-incompatibilidad gametofticaResulta de la interaccin entre el genotipo haploide del grano de polen y el genotipo diploide del pistilo.
79
Auto-incompatibilidad gametoftica
Tubo polnico normal
Polen aborta
Ejemplo de auto-incompatibilidad gametoftica con tres alelos (S1, S2 y S3). Resultado de la polinizacin con polen S1 y S2 a pistilos S1S2, S1S3 y S2S3. (Besnier, 1989).
Resulta de la interaccin entre el genotipo haploide del grano de polen y el genotipo diploide del pistilo.
80
Planta
Planta
PolenS1S2
PolenS1S3
PolenS2S3
S1 S2 S1 S3 S2 S3
PistiloS1S2 - - - + ?PistiloS1S3 - + - -PistiloS2S3 + - + -
Relaciones de compatibilidad e incompatibilidad para una poblacin con tres alelos para el locus de auto-incompatibilidad (S).
Auto-incompatibilidad gametoftica
+: compatible- : no compatible
81
Planta
Planta
PolenS1S2
PolenS1S3
PolenS2S3
S1 S2 S1 S3 S2 S3
PistiloS1S2 - - - + - ?PistiloS1S3 - + - -PistiloS2S3 + - + -
Relaciones de compatibilidad e incompatibilidad para una poblacin con tres alelos para el locus de auto-incompatibilidad (S).
Auto-incompatibilidad gametoftica
+: compatible- : no compatible
82
Planta
Planta
PolenS1S2
PolenS1S3
PolenS2S3
S1 S2 S1 S3 S2 S3
PistiloS1S2 - - - + - +PistiloS1S3 - + - - + -PistiloS2S3 + - + - -
Relaciones de compatibilidad e incompatibilidad para una poblacin con tres alelos para el locus de auto-incompatibilidad (S).
-
Auto-incompatibilidad gametoftica
+: compatible- : no compatible
83
Auto-incompatibilidad esporofticaResulta de la interaccin entre el genotipo diploide del grano de polen y el genotipo diploide del pistilo.
84
(Kester et al 1997)
Genotipo diploide del grano de polen
Genotipo diploide del pistilo
Ejemplo de auto-incompatibilidad esporoftica con cuatro alelos independientes (S1, S2, S3 y S4). Slo genotipos sin alelos en comn son compatibles.
Resulta de la interaccin entre el genotipo diploide del grano de polen y el genotipo diploide del pistilo.
Auto-incompatibilidad esporoftica
85
Tipos de auto-incompatibilidad esporoftica en especies crucferas en relacin con la dominancia de los alelos de incompatibilidad (Besnier 1989).
Tipo Polen Pistilo Grupo de variedades con este tipo de incompatibilidad
I Dominancia Independencia Repollo y col de Bruselas
II Dominancia IndependenciaRepollo, col de Bruselas,
brcoli, col china, colinabo, rbano
III Independencia Dominancia repollo
IV Independencia Dominancia Col china, colinabo y rbano
Auto-incompatibilidad esporoftica
86
Macho Esterilidad
Incapacidad de una planta de producir polen funcional.
Dos tipos:
Macho esterilidad gentica
Macho esterilidad citoplasmtica
87
ms ms
Ms ms
Ms Ms
Tres posibles genotipos:
Homocigotos, macho estril
Homocigoto, macho frtil
Heterocigoto, macho frtil
Macho esterilidad gentica
88
rf rf
rf rf
S
N
Citoplasma estril (S) + homocigoto para ms = macho estril
Citoplasma frtil (N) + homocigoto para ms = macho frtil
Rf rfS
Rf RfS
Citoplasma estril (S) + genotipo heterocigoto = macho frtil
Citoplasma estril (S) + genotipo homocigoto MS = macho frtil
Macho esterilidad citoplasmtica