11-05Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006

Biodiversidade e Ambiente I

Capt V - Angiospérmicas: estrutura,diversidade funcional e morfológica

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Angiospérmicas: estrutura,diversidade funcional e morfológica

• Sindroma da polinização. Evolução de mutualismos.• Hibridação e mecanismos de autoincompatibilidade• As diferentes adaptações das plantas.• Metabolismo secundário e substâncias anti-herbivoria

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A evolução dos Mutualismos• Benefícios—não podem ser obtidos na ausência do

parceiro: nutrientes, transporte, protecção• Custos—investimentos na atracção, substancias de

recompensa, energia e tempo para a obtenção darecompensa

• Tanto os custos como os benefícios afectam a reprodução ea sobrevivência

• Beneficios e custos tendem a ser dependentes da densidadepopulacional

• Feedback positivos entre mutualistas• Feedback negativos para assegurar a estabilidade

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Yucca filamentosa

Polinização por lepidópteros

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Simbiosemutualista

Ficus (Figueira)Blastophaga (vespídeo)

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Adaptação das plantas• Hibridação

– mecanismo evolutivo, diversificação– taxa mais resilientes– Dinâmica evolutiva e interacções interspecíficas

• Poliploidia– 40% dicot e 60% monocot– Dinâmica evolutiva sem barreira geográfica– Maior variabilidade genética

• Reprodução assexuada• Persistência dos propágulos

– Dormência, banco de sementes no solo• Maior diversidade de produtos provenientes do

metabolismo secundário

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Mecanismos deautoincompatibilidade

• Monoicia vs dioicia• Monoicia

– Separação de flores– Dicogamia

• Autoincompatibilidade genética– Gametofítica - Poaceae (determinado pelo seu próprio

genótipo haplóide)– Esporofítica - Brassicaceae (determinado pelo genótipo

da planta mãe)

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Figure 1 Model for SRK-mediated self-incompatibility in Brassica, stemming fromthe work of Takasaki et al.1. A pollen grainfrom a plant with S1S3 genotype carries twodifferent S haplotype determinants, SCR 1and SCR3, in the pollen coat. When thispollen grain makes contact with the stigmaof a plant with S1S 2 genotype, both pollendeterminants are released and taken into thewall of a papillar cell (the epidermal cell ofthe stigma). There, SCR 1 interacts with theextracellular domain of SRK1, setting off acascade of biochemical reactions (of whichphosphorylation of ARC1 is the only oneknown). The end result is inhibition ofpollen germination. Although SRK1 isshown as a dimer, this may not be its activeform. SCR1 is probably (but not certainly)the ligand of SRK 1. Possible interactionsbetween SRK and SLG, as proposed byTakasaki et al., are not shown.

TEH-HUI KAO1 AND ANDREW G. MCCUBBINNature 403, 840 - 841 (24 February 2000)

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Adaptação das plantas• Hibridação

– mecanismo evolutivo, diversificação– taxa mais resilientes– Dinâmica evolutiva e interacções interspecíficas

• Poliploidia– 40% dicot e 60% monocot– Dinâmica evolutiva sem barreira geográfica– Maior variabilidade genética

• Reprodução assexuada• Persistência dos propágulos

– Dormência, banco de sementes no solo• Maior diversidade de produtos provenientes do metabolismo

secundário

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Reprodução assexuada

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O Metabolismo Secundário

Via terpenóide

Via fenólica, via N

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Angiospérmicas e seus produtos

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Plantas usadas em medicina

Echinacea purpurea Hypericum perfuratumGinkgo biloba

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GIMNOSPÉRMICASE FETOS

LENHOSAS

HERBÁCEAS

Evolução dostóxicos nas

plantassuperiores

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Produtos vegetais tóxicos e deanti-herbivoria

Grupos químicos Descrição Papel defensivo

Celulose hidrato de carbononecessita flora intestinal

para digestão

Hemicelulose hidrato de carbononecessita flora intestinal

para digestão

Lenhinas polímeros fenólicosliga-se a proteinas e

hidratos de carbono

Taninos polímeros fenólicos liga-se a proteinas

Sílica cristais inorgânicosindigesto

Alcalóides compostos azotadosalguns páram a produção

de DNA e RNA

Aminoácidos tóxicos análogos de aminoácidoscompetem com

aminoácidos e proteinas

Cianogénicos glicósidos que libertam HCNpáram a respiração

mitocondrial

Glucosinatos sais de N e K desordens endócrinas

Proteinases inibidoras proteinas ou péptidosligam-se a centros activos

de enzimas

Terpenóiodes polímeros alguns páram a respiração

Reduzem

quantitativamente a

digestibilidade

Toxinas qualitativas

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Terpenos Fenóis

Flavonóides

Alcalóides

Isopreno

Limoneno

Borracha

Baunilha

Lenhina

CianidinaQuercitina

Teobromina Cafeina

Efedrina Nicotina

quininamorfina

codeinaHeroina

Cocaina

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Produtos secundários

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O que é um fruto ?

Um fruto é um ovário maduro!

Reprodução sexuada Reprodução asexuada

• Apomixia

Frutos Partenocárpicos - frutos “virgens”, ie, sem fertilização

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Apomixia

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Critérios de classificação dosfrutos

• Estrutura da flor a partir do qual o fruto se desenvolve• Nº de ovários• Nº de carpelos• Natureza do pericarpo• Pericarpo deiscente ou indeiscente• Modo como se abre• Papel das sépalas

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Critérios de classificação dosfrutos

• Frutos simples secos deiscentes

indeiscentes

carnudos

• Frutos múltiplos

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folículo

vagem

siliqua cápsula

Frutos Deiscentes

1 carpelo

2 ou maiscarpelos

1 ovário com2 lóculos

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aquénio samara

bolotacariopse

Frutos indeiscentes

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Frutosmúltiplos

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Conceitos a reter

• Qual é a base química da côr das flores• A variação de côr entre as antocianinas.• Os factores presentes nas angiospérmicas que mais permitiram a sua

adaptação a novas condições ambientais, pouca extinção e grandediversificação

• A adaptação das plantas e sua diversificação em termos de hibridação,desenvolvimento de produtos secundários

• O que são frutos.• Apomixia e partenocarpia• Noção de sementes ortodoxas e recalcitrantes. Suas consequências

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Referências

• Raven, Biology of Plants - Introduction andEvolution of Angiosperms. Capt. 19, Cap.20.

• Graham - Capt 21