Articles

Sviluppo delle piante

Posted on
Altre informazioni: Differenziazione cellulare, Morfogenesi, Embriogenesi vegetale e Analisi della crescita delle piante

Una pianta vascolare inizia da uno zigote unicellulare, formato dalla fecondazione di una cellula uovo da parte di uno spermatozoo. Da quel punto, comincia a dividersi per formare un embrione vegetale attraverso il processo di embriogenesi. Mentre questo avviene, le cellule risultanti si organizzeranno in modo che un’estremità diventi la prima radice mentre l’altra estremità forma la punta del germoglio. Nelle piante da seme, l’embrione svilupperà una o più “foglie da seme” (cotiledoni). Alla fine dell’embriogenesi, la giovane pianta avrà tutte le parti necessarie per iniziare la sua vita.

Una volta che l’embrione germina dal suo seme o dalla pianta madre, comincia a produrre altri organi (foglie, fusti e radici) attraverso il processo di organogenesi. Nuove radici crescono da meristemi radicali situati sulla punta della radice, e nuovi fusti e foglie crescono da meristemi di germoglio situati sulla punta del germoglio. La ramificazione avviene quando piccoli gruppi di cellule lasciate dal meristema, e che non hanno ancora subito la differenziazione cellulare per formare un tessuto specializzato, iniziano a crescere come punta di una nuova radice o germoglio. La crescita da uno di questi meristemi all’estremità di una radice o di un germoglio è chiamata crescita primaria e risulta nell’allungamento di quella radice o germoglio. La crescita secondaria risulta nell’allargamento di una radice o di un germoglio da divisioni di cellule in un cambium.

In aggiunta alla crescita per divisione cellulare, una pianta può crescere attraverso l’allungamento cellulare. Questo avviene quando singole cellule o gruppi di cellule si allungano. Non tutte le cellule delle piante crescono alla stessa lunghezza. Quando le cellule su un lato di uno stelo crescono più a lungo e più velocemente delle cellule sull’altro lato, lo stelo si piega sul lato delle cellule che crescono più lentamente come risultato. Questa crescita direzionale può avvenire attraverso la risposta di una pianta a uno stimolo particolare, come la luce (fototropismo), la gravità (gravitropismo), l’acqua (idrotropismo) e il contatto fisico (tigmotropismo).

Questa immagine mostra lo sviluppo di una pianta normale. Assomiglia ai diversi processi di crescita di una foglia, uno stelo, ecc. Oltre alla crescita graduale della pianta, l’immagine rivela il vero significato del fototropismo e dell’allungamento cellulare, vale a dire che l’energia luminosa del sole fa sì che la pianta in crescita si pieghi verso la luce e si allunghi.

La crescita e lo sviluppo delle piante sono mediati da specifici ormoni vegetali e regolatori della crescita delle piante (PGR) (Ross et al. 1983). I livelli di ormoni endogeni sono influenzati dall’età della pianta, dalla resistenza al freddo, dalla dormienza e da altre condizioni metaboliche; dal fotoperiodo, dalla siccità, dalla temperatura e da altre condizioni ambientali esterne; e da fonti esogene di PGR, per esempio, applicate esternamente e di origine rizosferica.

Variazione morfologica durante la crescitaModifica

Articolo principale: Morfologia vegetale

Le piante mostrano una variazione naturale nella loro forma e struttura. Mentre tutti gli organismi variano da individuo a individuo, le piante mostrano un ulteriore tipo di variazione. All’interno di un singolo individuo, si ripetono parti che possono differire per forma e struttura da altre parti simili. Questa variazione è più facilmente visibile nelle foglie di una pianta, anche se altri organi come steli e fiori possono mostrare una variazione simile. Ci sono tre cause primarie di questa variazione: effetti posizionali, effetti ambientali e giovinezza.

Variazione nelle foglie dell’ambrosia gigante che illustra gli effetti posizionali. Le foglie lobate provengono dalla base della pianta, mentre le foglie non lobate provengono dalla cima della pianta.

C’è una variazione tra le parti di una pianta matura derivante dalla posizione relativa in cui l’organo è prodotto. Per esempio, lungo un nuovo ramo le foglie possono variare in un modello coerente lungo il ramo. La forma delle foglie prodotte vicino alla base del ramo differisce dalle foglie prodotte sulla punta della pianta, e questa differenza è coerente da ramo a ramo su una data pianta e in una data specie.

Il modo in cui le nuove strutture maturano quando vengono prodotte può essere influenzato dal punto della vita delle piante in cui iniziano a svilupparsi, così come dall’ambiente a cui le strutture sono esposte. La temperatura ha una molteplicità di effetti sulle piante a seconda di una varietà di fattori, tra cui la dimensione e la condizione della pianta e la temperatura e la durata dell’esposizione. Più piccola e succulenta è la pianta, maggiore è la suscettibilità ai danni o alla morte per temperature troppo alte o troppo basse. La temperatura influisce sulla velocità dei processi biochimici e fisiologici, tassi che generalmente (entro certi limiti) aumentano con la temperatura.

Giovanilità o eteroblastia è quando gli organi e i tessuti prodotti da una pianta giovane, come una piantina, sono spesso diversi da quelli che sono prodotti dalla stessa pianta quando è più vecchia. Per esempio, i giovani alberi produrranno rami più lunghi e magri che crescono verso l’alto più dei rami che produrranno da albero adulto. Inoltre, le foglie prodotte durante la prima crescita tendono ad essere più grandi, più sottili e più irregolari delle foglie della pianta adulta. Esemplari di piante giovani possono avere un aspetto così completamente diverso dalle piante adulte della stessa specie che gli insetti che depongono le uova non riconoscono la pianta come cibo per i loro piccoli. La transizione dalle forme di crescita precoci a quelle tardive viene definita “cambiamento di fase vegetativa”, ma c’è un certo disaccordo sulla terminologia.

Strutture avventizieModifica

Le strutture delle piante, incluse radici, gemme e germogli, che si sviluppano in luoghi insoliti sono chiamate avventizie. Tali strutture sono comuni nelle piante vascolari.

Le radici e le gemme avventizie di solito si sviluppano vicino ai tessuti vascolari esistenti in modo che possano collegarsi allo xilema e al floema. Tuttavia, la posizione esatta varia molto. Nei fusti giovani, le radici avventizie spesso si formano dal parenchima tra i fasci vascolari. Nei fusti con crescita secondaria, le radici avventizie hanno spesso origine nel parenchima floemico vicino al cambio vascolare. Nelle talee di fusto, le radici avventizie a volte hanno origine anche nelle cellule del callo che si formano sulla superficie tagliata. Le talee di foglia della Crassula formano radici avventizie nell’epidermide.

Gemme e germogliModifica

Le gemme avventizie si sviluppano da luoghi diversi dal meristema apicale del germoglio, che si trova sulla punta di uno stelo, o su un nodo del germoglio, all’ascella della foglia, essendo la gemma lasciata lì durante la crescita primaria. Possono svilupparsi su radici o foglie, o su germogli come nuova crescita. I meristemi apicali dei germogli producono una o più gemme ascellari o laterali ad ogni nodo. Quando gli steli producono una crescita secondaria considerevole, le gemme ascellari possono essere distrutte. Le gemme avventizie possono quindi svilupparsi su steli con crescita secondaria.

Le gemme avventizie si formano spesso dopo che lo stelo viene ferito o potato. Le gemme avventizie aiutano a sostituire i rami persi. Gemme e germogli avventizi possono anche svilupparsi su tronchi maturi quando un tronco ombreggiato è esposto alla luce del sole perché gli alberi circostanti sono stati abbattuti. Gli alberi di sequoia (Sequoia sempervirens) spesso sviluppano molte gemme avventizie sui loro tronchi inferiori. Se il tronco principale muore, spesso ne spunta uno nuovo da una delle gemme avventizie. Piccoli pezzi di tronco di sequoia sono venduti come souvenir chiamati “redwood burls”. Vengono messi in una pentola d’acqua e le gemme avventizie spuntano per formare dei germogli.

Alcune piante normalmente sviluppano gemme avventizie sulle loro radici, che possono estendersi abbastanza lontano dalla pianta. I germogli che si sviluppano dalle gemme avventizie sulle radici sono chiamati polloni. Sono un tipo di riproduzione vegetativa naturale in molte specie, per esempio molte erbe, il pioppo tremulo e il cardo del Canada. Il pioppo tremulo di Pando è cresciuto da un tronco a 47.000 tronchi attraverso la formazione di gemme avventizie su un singolo sistema di radici.

Alcune foglie sviluppano gemme avventizie, che poi formano radici avventizie, come parte della riproduzione vegetativa; ad esempio la pianta piggyback (Tolmiea menziesii) e la madre di migliaia (Kalanchoe daigremontiana). Le piantine avventizie poi si staccano dalla pianta madre e si sviluppano come cloni separati del genitore.

La coppettazione è la pratica di tagliare i fusti degli alberi a terra per promuovere la rapida crescita di germogli avventizi. È tradizionalmente usata per produrre pali, materiale di recinzione o legna da ardere. È anche praticata per le colture di biomassa coltivate per il combustibile, come il pioppo o il salice.

RootsEdit

Radici che si formano in superficie su una talea di Odontonema aka Firespike

La radicazione avventizia può essere un acclimatamento per evitare lo stress per alcune specie, guidata da input come l’ipossia o la carenza di nutrienti. Un’altra funzione ecologicamente importante dell’attecchimento avventizio è la riproduzione vegetativa di specie arboree come Salix e Sequoia in ambienti ripariali.

La capacità dei fusti delle piante di formare radici avventizie è utilizzata nella propagazione commerciale tramite talee. La comprensione dei meccanismi fisiologici alla base della radicazione avventizia ha permesso di fare alcuni progressi nel migliorare la radicazione delle talee mediante l’applicazione di auxine sintetiche come polveri radicanti e l’uso di ferite basali selettive. Ulteriori progressi possono essere fatti negli anni futuri applicando la ricerca su altri meccanismi di regolazione alla propagazione commerciale e attraverso l’analisi comparativa del controllo molecolare ed ecofisiologico della radicazione avventizia in specie “difficili da radicare” rispetto a quelle “facili da radicare”.

Le radici e le gemme avventizie sono molto importanti quando le persone propagano le piante tramite talee, margotta, coltura di tessuti. Gli ormoni delle piante, chiamati auxine, sono spesso applicati alle talee di fusto, germogli o foglie per promuovere la formazione di radici avventizie, ad esempio le foglie di violetta africana e sedum e i germogli di poinsettia e coleus. La propagazione tramite talee di radici richiede la formazione di gemme avventizie, per esempio nel rafano e nel melo. Nella margotta, le radici avventizie si formano su steli aerei prima che la sezione dello stelo sia rimossa per fare una nuova pianta. Le grandi piante d’appartamento sono spesso propagate per stratificazione aerea. Le radici avventizie e le gemme devono svilupparsi nella propagazione di piante in coltura di tessuti.

Forme modificateModifica
  • Le radici tuberose non hanno una forma definita; esempio: patata dolce.
  • Le radici fascicolate (radice tuberosa) si presentano in grappoli alla base del fusto; esempi: asparagi, dalia.
  • Le radici nodulose si gonfiano vicino alle punte; esempio: curcuma.
  • Le radici dritte nascono dai primi pochi nodi del fusto. Queste penetrano obliquamente nel suolo e danno sostegno alla pianta; esempi: mais, canna da zucchero.
  • Le radici di Prop danno sostegno meccanico ai rami aerei. I rami laterali crescono verticalmente verso il basso nel terreno e agiscono come pilastri; esempio: banyan.
  • Le radici rampicanti che nascono dai nodi si attaccano a qualche supporto e vi si arrampicano sopra; esempio: pianta dei soldi.
  • Radici moniliformi o perline le radici carnose danno un aspetto perlato, ad esempio: zucca amara, Portulaca, alcune erbe

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *