La riproduzione è il fenomeno attraverso cui un organismo dà origine a uno o più discendenti, permettendo così la conservazione e la diffusione della specie. È possibile distinguere due tipi di riproduzione: vegetativa (o agamica) e sessuale (o gamica).
La riproduzione vegetativa o agamica permette la moltiplicazione di un individuo in seguito a divisione del corpo vegetativo o al distacco di una sua parte. Lo sviluppo del nuovo individuo (clone) avviene in seguito a divisioni mitotiche, mantenendo così costante il genotipo delle successive generazioni.
Il vantaggio della riproduzione agamica è la produzione in tempi brevi di numerosi nuovi individui che dovrebbero sopravvivere meglio se le condizioni ambientali non si modificano e che consentono una rapida diffusione della specie. La mancanza di ricombinazione genetica riduce però la ricchezza del pool genico e rende le piante meno adattabili e quindi più vulnerabili ai cambiamenti delle condizioni ambientali.
Si distinguono i seguenti tipi di riproduzione vegetativa.
Scissione
Tipica degli organismi unicellulari, consiste nella formazione di due cellule figlie per mitosi di una cellula iniziale. Le due cellule così formate sono identiche tra loro e, una volta raggiunte le dimensioni della cellula madre, sono capaci di riprodursi a loro volta.
Gemmazione
Simile alla scissione da cui si differenzia poiché una delle due cellule formate per mitosi è più piccola e si presenta come una sorta di protuberanza (gemma) della cellula madre che staccandosi darà origine alla cellula figlia.
Frammentazione
Dal corpo della pianta madre si distacca una porzione, specializzata o meno per la riproduzione, in grado di svilupparsi autonomamente e di formare un individuo completo. Nelle alghe e nelle briofite avviene tramite propaguli, porzioni della pianta che si distaccano in seguito al processo di frammentazione oppure gruppi di cellule prodotte in punti specifici del corpo della pianta (Briofite). Nelle piante superiori questo tipo di riproduzione avviene attraverso la formazione di:
Sporulazione
Se le condizioni ambientali diventano sfavorevoli alla sopravvivenza dell’individuo, per garantire la conservazione della specie si ha produzione mitotica di spore durature (con spessa parete e ricche di sostanze di riserva), dette anche spore vegetative o mitospore.
La riproduzione sessuale è caratterizzata da due eventi: la meiosi, cioè la produzione di 4 cellule aploidi (n) a partire da una cellula diploide (2n), e la fecondazione o gamia per fusione di due cellule aploidi (gameti). L’unione dei due gameti determina la formazione dello zigote, caratterizzato da un numero cromosomico 2n.
In corrispondenza di questi due processi si verifica una variazione della fase nucleare. In particolare, la meiosi porta alla formazione di cellule con corredo cromosomico aploide (fase nucleare aploide), mentre la gamia determina la formazione dello zigote con corredo cromosomico diploide, (fase nucleare diploide).
La meiosi permette un riassortimento dei cromosomi paterni e materni e la creazione di nuovi cromosomi attraverso il normale scambio meiotico ed il crossing-over. La riproduzione sessuale genera quindi variabilità genetica; questa è fondamentale per gli organismi viventi in quanto favorisce la sopravvivenza della specie in condizioni ambientali in continuo cambiamento, e rappresenta, con la selezione naturale, il “motore” dell’evoluzione..
Si definisce ciclo biologico (ontogenetico) la sequenza ordinata con cui si alternano le due fasi nucleari e quindi la meiosi e la gamia nel corso della vita di un organismo.
Per generazione si intende un complesso di cellule che svolgono vita vegetativa e che dividendosi per mitosi conservano tutte la stessa fase nucleare. La denominazione delle generazioni segue quella delle cellule da loro prodotte:
L’alternanza di generazioni può essere:
In generale un ciclo biologico può essere descritto in questo modo: i gameti aploidi sono prodotti per mitosi dal corpo vegetale aploide, cioè il gametofito. Dopo la fusione dei gameti nella fecondazione, il risultante zigote diploide si sviluppa a formare una piante diploide detta sporofito. Lo sporofito produce delle spore, le quali essendo formate per meiosi sono aploidi. Ciascuna spora si accresce a formare un nuovo gametofito aploide, continuando il ciclo.
I gameti sono prodotti all’interno di strutture pluricellulari chiamate gametangi: anteridi (gametangi maschili) e archegoni (gametangi femminili). La gamia avviene all’interno del gametangio femminile, dove si forma lo zigote che si sviluppa in un giovane sporofito.
I gameti possono essere identici (isogamia) o presentare differenze morfologiche (eterogamia), in questo caso si considera maschile il gamete più piccolo e/o dotato di maggiore mobilità. Le differenze possono essere particolarmente evidenti (oogamia) con gameti maschili piccoli e mobili (spermatozoidi) o immobili (spermazi o cellule spermatiche) e gameti femminili immobili e molto grandi (oosfere o cellule uovo).
Lo sporofito forma una struttura detta sporangio, struttura più o meno complessa a seconda dell’organismo nella quale una o più cellule si dividono per meiosi per formare le meiospore. Le spore possono essere morfologicamente uguali (isosporia) oppure diverse (eterosporia). In quest’ultimo caso poche grandi macrospore (femminili) sono prodotte all’interno di macrosporangi, e numerose piccole microspore (maschili) sono prodotte all’interno di microsporangi. Le meiospore germinano formando un nuovo individuo aploide, il gametofito.
Si distinguono tre tipi di cicli biologici:
Il ciclo aplodiplonte è tipico della maggior parte delle specie vegetali.
L'evoluzione delle piante terrestri ha selezionato organismi che hanno scelto due strade diverse: la prevalenza del gametofito nelle briofite, quella dello sporofito nelle piante vascolari. Cambio subero-fellodermico. Cambio subero-fellodermico. Fonte: Anatomy of Plants
2. I plastidi
3. Il vacuolo
5. I tessuti
6. La radice
7. Il fusto e la teoria della stele
8. La foglia
10. Riproduzione e cicli biologici
11. I cianobatteri
12. Le Alghe
13. Le briofite e l'emersione dall'acqua
15. Le Gimnosperme
16. Le Angiosperme
17. Il seme
Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e diversità vegetale. Piccin, Padova. 2008.
Stern, Bidlack, Jansky. Introduzione alla biologia vegetale. McGraw-Hill, Milano. 2008.
Rost, Barbour, Stocking, Murphy. Biologia delle piante. Zanichelli, Bologna. 2008.
Raven, Evert, Eichhorn. Biologia delle piante. VI edizione. Zanichelli, Bologna. 2002.
Università di Catania - Tavole di anatomia dei vegetali vasvolari