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R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 177 C a p ít u lo 6 • D iv e rs id a d e e r e p ro d u çã o d a s p la n ta s Origem e diferenciação dos grãos de pólen Outra importante novidade evolutiva das plantas vasculares com semente foi a conquista da independência da água em estado líquido para a fecundação. Como vimos anteriormente, os gametas masculinos (anterozoides) das plantas avasculares e das plantas vasculares sem semente precisam nadar para chegar até a oosfera, localizada no interior do arquegônio. Nas plantas com semente não há necessidade de água para a fecundação, pois o gametófi to masculino parcialmente desenvolvido, denominado grão de pólen (do latim pollen, poeira fina), é transferido pelo ar para perto do gametófito feminino, que se encontra no interior do óvulo. A transferência dos grãos de pólen até os óvulos é chamada de polinização e, na maioria das gimnospermas, é realizada pelo vento, sendo, neste caso, denominada anemofilia (do grego ânemos, vento, e phylos, amigo). Em cicas, há indícios de que certos besouros que se alimentam de pólen sejam os principais responsáveis pela transferência dos gametófitos masculinos para os óvulos, tipo de polinização denominado entomofilia (do grego éntomos, inseto). É possível também que insetos desempenhem papel importante na polinização de certas gnetáceas. Estimulado por substâncias presentes na micrópila do óvulo, o microgametófito imaturo continua seu desenvolvimento, formando uma estrutura tubular denominada tubo polínico, por meio do qual o gameta masculino atinge a oosfera e pode fecundála. Megasporofilos Megasporângio Megasporócito (2n) Integumento (2n) Nucelo (2n) Nucelo (2n) Megásporo (n) Células em degeneração Megagametófito (n) Arquegônio (n) Oosfera (n) Megagametófito (n) Embrião (2n) em início de desenvolvimentoRaiz Esporófito (2n) Megagametófito (n) Ápice do caule Cotilédones (primeiras folhas) Casca da semente (2n) Micrópila MEGASTRÓBILOS ÓVULO MADURO MEIOSE FECUNDAÇÃO SEMENTE Figura 6.23 A. Megastróbilos de Pinus elliotii. B. Representações esquemáticas, em cortes longitudinais, de óvulos em formação e da semente de Pinus sp. uma gimnosperma. (Imagens sem escala, coresfantasia.) A B R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 178 U n id a d e C • D iv e rs id a d e , a n at o m ia e f is io lo g ia d a s p la n ta s Diferenciação do microgametófito das gimnospermas Gimnospermas adultas formam microsporofilos, folhas férteis onde se desenvolvem micros porângios, ou androsporângios. Isso pode ocorrer na mesma planta que produz ginosporângios, no caso das espécies monoicas, ou em plantas diferentes, no caso de espécies dioicas. Os mi crosporofilos ficam reunidos em microstróbilos, os estróbilos masculinos. No interior dos androsporângios localizamse os microsporócitos, ou célulasmãe de grãos de pólen, que se dividem por meiose e originam micrósporos haploides. Cada micrósporo sofre duas mitoses sucessivas e origina quatro células: duas células protaliais, uma célula generativa e uma célula do tubo. Ao mesmo tempo em que ocorrem as divisões celulares em seu interior, a parede do micrósporo diferenciase e forma estruturas achatadas como asas, que permitem seu transporte pelo vento até o óvulo. O conjunto das quatro células revestido pela parede é o grão de pólen, ou microgametófito imaturo. Ao entrar em contato com o óvulo, a célula do tubo origina o tubo polínico, processo conhecido como germinação do grão de pólen. O tubo polínico penetra pela micrópila e lentamente digere o nucelo que envolve o megagametófito, abrindo caminho até a oosfera. Durante esse processo, a célula generativa se divide por mitose e produz duas célulasfilhas, a célula estéril e a célula espermatogênica. Pouco antes de o tubo polínico atingir a oosfera, a célula espermatogênica dividese em duas células espermáticas, os gametas masculinos. Completase, assim, o ama durecimento do microgametófito. Ao atingir a oosfera, o tubo polínico lança nela a maior parte de seu conteúdo, inclusive as duas células espermáticas. O núcleo de uma delas fundese com o núcleo da oosfera, produzindo o zigoto diploide; a outra célula espermática degenera. (Fig. 6.24) Microesporofilo Microsporângio com microsporócitos (2n) Microsporócito (2n) Micrósporos (n) Células protaliais Célula generativa Célula do tubo Asa da parede do grão de pólen Células espermáticas (gametas) Tubo Polínico Célula do tubo Célula espermatogênica Célula estéril Grão de pólen (microgametófito imaturo) MICROSTRÓBILOS COM MICROSPORâNGIOS MEIOSE Figura 6.24 A. Microstróbilos de pinheiro Pinus montezuma liberando uma nuvem de grãos de pólen. B. Representação esquemática do desenvolvimento do grão de pólen em gimnosperma do gênero Pinus. (Imagens sem escala, coresfantasia.) A B AMPLIE SEUS CONHECIMENTOS R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 179 C a p ít u lo 6 • D iv e rs id a d e e r e p ro d u çã o d a s p la n ta s O ciclo de vida de uma gimnosperma O ciclo de vida dos pinheiros do gênero Pinus ilustra bem a reprodução das gim- nospermas. Há cerca de 90 espécies no gênero Pinus, todas originárias do Hemis- fério Norte, mas cultivadas em várias regiões do Hemisfério Sul, inclusive no Brasil. Os estróbilos femininos desses pinheiros, conhecidos popularmente como pinhas, são utilizados tradicionalmente em decorações natalinas. As plantas do gênero Pinus caracterizam-se por apresentar folhas em forma de agulha (acículas), adaptadas a condições de escassez de água. Os microsporângios e os megasporângios de Pinus sp., assim como os da maioria das coníferas, formam-se em estróbilos separados localizados na mes- ma planta. De modo geral, os microstróbilos formam-se nos ramos mais baixos da árvore, enquanto os megastróbilos formam-se nos ramos mais altos. Os microstróbilos são relativamente pequenos, com 1 a 2 centímetros de compri- mento e menos de 0,5 centímetro de diâmetro. Os megastróbilos são maiores, chegando a alcançar, em certas espécies, 20 centímetros de comprimento por 7 centímetros de diâmetro. No início da primavera, os microsporócitos (células-mãe de grão de pólen) presentes nos microsporângios dividem-se por meiose, cada um deles produzindo quatro micrósporos haploides. Cada micrósporo diferencia-se em um grão de pólen alado. Grãos de pólen liberados pelo microstróbilo e carregados pelo vento caem entre os megasporofilos dos megastróbilos e aderem a uma secreção produzida pela micrópila dos óvulos. A gota de secreção retrai-se, carregando para dentro do óvulo os grãos de pólen aderidos a ela. Ao entrar em contato com o nucelo, os grãos de pólen germinam, cada um formando um tubo polínico. Nesse estágio o megasporângio ainda não está maduro; somente cerca de um mês após a polinização é que o megasporócito em seu interior divide-se por meiose, originando quatro células haploides dispostas em fila ao longo do eixo maior do óvulo. As três células mais próximas da micrópila degeneram e a quarta transforma-se no megásporo funcional. O núcleo do megásporo passa a dividir-se por mitoses sucessivas, mas não se formam membranas separando os núcleos-filhos. Apenas cerca de 13 meses após a polinização, quando o megagametófito é uma massa citoplasmática com cerca de 2 mil núcleos, é que se formam membranas separando-os e individualizando células mononucleadas. Durante os três meses seguintes diferenciam-se os arquegônios, geralmente em número de dois ou três por óvulo (ver na figura 6.25). O grão de pólen, que havia iniciado a formação do tubo polínico cerca de12 meses antes, encontra-se nas proximidades do gametófito feminino. Nessa etapa, a célula generativa divide-se por mitose, originando a célula estéril e a célula espermatógena. Em seguida, pouco antes de o tubo polínico alcançar o gametófito feminino, a célula espermatógena divide-se por mitose e origina as duas células espermáticas, completando-se assim o amadurecimento do gametófito masculino. Cerca de 15 meses após a polinização, o tubo polínico atinge a oosfera e suas membranas fundem-se. Grande parte do conteúdo do tubo polínico penetra na oosfera, inclusive as duas células espermáticas. Uma delas degenera, enquanto o núcleo da outra funde-se ao núcleo da oosfera. Em geral, as oosferas dos dois ou três arquegônios do megagametófito são fecundadas e os zigotos começam a desenvolver-se (poliembrionia). Na maioria dos casos, porém, apenas um embrião consegue completar o desenvolvimento. Da formação dos esporângios até a libe- ração das sementes passam-se cerca de dois anos.