O que é megasporogênese?

O megasporogênese é um processo de reprodução sexual em angiospérmicas e gimnospérmicas em que megasporas são formados. Esse processo envolve divisões celulares redutivas (meióticas) nas quais o tecido ovariano e as células-tronco da planta dão origem aos sacos embrionários ou também chamados gametófitos femininos.

O processo de formação de esporos é fundamental na reprodução sexual de plantas. O estudo deste e de outros tipos de processos embriológicos permite conhecer aspectos evolutivos e taxonômicos de plantas superiores.

O que é megasporogênese? 1

Desenvolvimento de gametófitos e embriões femininos na planta Arabidopsis sp. Herbacea. Tirada e editada a partir de Double_fertilization_in_arabidopsis.jpg: * Female_gametophytic_and_early_zygotic_mutant_phenotypes_highlight_the_essential_role_of_corresponding_genes_for_reproductive_development.jpg: Johnston et al./detective 2.0 (CopperK) / workivative 2.0 (CopperK)

O conhecimento do processo de megagasporogênese é utilizado para entender a reprodução e alcançar o melhoramento genético de muitas plantas com alto interesse comercial, a fim de obter ciclos de plantio bem-sucedidos.

Descrição do processo

Em angiospermas

Angiospermas são o grupo de organismos com maior extensão e diversidade entre plantas. Caracterizam-se principalmente pela produção de flores e frutos com sementes, possuem uma grande plasticidade de formas e se adaptaram para viver em quase qualquer lugar do planeta.

Do ponto de vista filogenético, esse grupo de plantas é monofilético, o que indica que todas as espécies têm um ancestral comum e, portanto, sua classificação é natural.

Nesse grupo de plantas, a megagasporogênese começa no tecido ovariano. A célula-tronco da megáspora, através de dois processos de divisão meiótica (I e II), formará quatro núcleos haplóides ou megásporos (com metade da carga genética).

Desses quatro megagósporos, os três maiores ou mais altos degenerarão ou sofrerão morte celular, enquanto os menores ou menores se tornarão um megagáspora funcional.

A megáspora funcional dará origem ao saco embrionário ou megagametófito (gameta feminino). Para formar o saco embrionário, devem ocorrer mais três divisões mitóticas, que formarão oito núcleos, dando origem ao saco embrionário.

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Neste grupo de plantas, pelo menos três padrões de megagasporogênese são conhecidos:

Polygonum ou monosfórico

Isso ocorre na maioria das plantas de angiospermas. Nesse processo ou modelo, uma placa de células é formada após a divisão celular meiótica I e II, dando origem a quatro megagósporos com um único núcleo cada (não-inluído), dos quais três degenerarão conforme indicado no processo geral anterior, onde o saco embrionário é formado.

Alisma ou bifórico

Neste modelo, uma placa celular é formada após a divisão celular meiótica I, mas não da meiose II, dando origem a dois megagósporos binucleados (dois núcleos cada), nos quais apenas um sofre morte celular e o outro dará origem ao saco embrionário

Drusa ou tetrassórfica

Nesse padrão, uma placa celular não é formada após as divisões celulares meióticas I e II, o que dá origem a um megásporo com quatro núcleos (tetranucleados).

Em gimnospermas

As gimnospermas são plantas de vida longa, capazes de atingir grandes dimensões. Caracterizam-se por apresentar flores muito pequenas e pouco vistosas, sem frutos e com sementes nuas. Pinheiros e abetos, por exemplo, são plantas de gimnosperma.

Esse grupo de plantas é filogeneticamente considerado polifilético, ou seja, as espécies que o compõem não descendem do mesmo ancestral comum. Então, é um grupo não natural.

A megásporogênese nesses tipos de plantas também começa, como nas angiospermas, com uma célula-tronco de megásporos, que por processos de divisão celular meiótica produz quatro células haplóides (megásporos) de maneira linear.

Dos quatro megagósporos formados, apenas um será funcional e formará o gametófito feminino (saco embrionário); Este gametófito feminino consiste em um tecido no qual foram formadas 2 ou 3 estruturas chamadas arcaegonios (dependendo da espécie), típicas de algumas gimnospermas, como os pinheiros.

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Nessas arqueias, outra divisão mitótica ocorrerá para formar uma ovocélula volumosa para cada arqueônio. Este último estágio varia entre as espécies de gimnospermas. Os arqueônios deixam aberturas ou buracos através dos quais o gametófito masculino entrará.

Nessas plantas, esse processo pode levar vários meses para ser concluído, enquanto nas angiospermas, por outro lado, pode levar apenas horas ou dias.

Aplicações de pesquisa

Taxonomia e sistemática

Estudos embriológicos focados em sistemática e taxonomia, buscam resolver as relações filogenéticas entre diferentes grupos de organismos e adaptar, se o caso justificar, a classificação taxonômica destes.

Tanto em plantas quanto em animais, esses estudos ajudaram a resolver hierarquias taxonômicas em táxons mais altos, como classes, ordens ou famílias. Estudos de embriologia evolutiva em plantas no nível das espécies são relativamente escassos, embora tenham ganhado força nas últimas décadas.

Os estudos de megassporogênese têm sido muito úteis na diferenciação de grupos taxonômicos em todo o mundo; por exemplo, estudos em plantas ornamentais dos gêneros Crinum, Haemanthus e Hymenocallis .

Agricultura

Muitos estudos têm sido feitos em embriologia, especialmente gametogênese de plantas de interesse comercial, como arroz, batata, milho, trigo, soja, entre muitos outros.

Esses estudos permitiram determinar as condições ideais para renovar as culturas e conhecer com maior segurança o momento da sincronização entre os gametas, a fertilização e o desenvolvimento do embrião, melhorando o conhecimento e a tecnologia aplicáveis ​​às diferentes culturas.

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Ciclo de vida de uma planta de angiospermas. Tirada e editada por: LadyofHats Mariana Ruiz. Traduzido por Chabacano [Domínio público].

Genetics

As tentativas de alcançar o melhoramento genético das plantas geralmente resultam em sua esterilidade. Estudos de megasporogênese e outras análises embriológicas buscam revelar o que acontece no processo reprodutivo e qual a causa pela qual os embriões não são viáveis.

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Por exemplo, um estudo publicado pela FAO em 1985 mostrou que certos clones de batata eram estéreis e a análise da microssporogênese e megasporogênese nos permitiu concluir que o tepetum e o endotélio haviam perdido sua atividade funcional ou fisiológica.

Tapetum é um tecido responsável por fornecer nutrientes aos micrósporos durante o seu desenvolvimento. Devido a essa perda de atividade, o processo de fornecimento de nutrientes ao pólen e ao gametófito feminino falhou. Como resultado disso, a esterilidade ocorreu nas fases feminina e masculina.

Referências

  1. Magaspore Na Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org.
  2. R. Yadegari e GN Drews (2004). Desenvolvimento de gametófitos femininos. A célula vegetal.
  3. Morfologia de plantas vasculares. Tópico 23, Reprodução e polinização. Recuperado de biologia.edu.ar.
  4. Esporogênese EcuRed. Recuperado de ecured.cu.
  5. Reprodução Sexual em Gimnospermas. Lumen Recuperado deourses.lumenlearning.com.
  6. Generalidades das gimnospermas. Ciência e Biologia Recuperado de Cienciaybiologia.com.
  7. MB Raymúndez, M. Escala e N. Xena (2008). Megasporogênese e megagametogênese em Hymenocallis caribaea (l.) Herb. (amaryllidaceae) e algumas características de seu desenvolvimento seminal. Ato Botânico da Venezuela.
  8. JS Jos & K. Bai Vijaya (1985) Esterilidade em um clone de batata doce [microsporogenesis, megasporogenesis]. Recuperado de agris.fao.org.

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