Las flores son las estructuras que producen y soportan esta generación haploide en las plantas con flores(angiospermas). Describiremos la estructura general de las angiospermas, cómo se alternan las dos generaciones en su ciclo vital, cómo se relaciona esto con su reproducción sexual y las diferencias con la reproducción de las gimnospermas.
Estructura de las angiospermas
Lasangiospermas, también conocidas como plantas con flores, son un grupo de plantas que producen flores y dan frutos que contienen semillas.
Las angiospermas son plantas vasculares, un grupo de plantas que presentan una diferenciación tisular que incluye tejido vascular para el transporte de nutrientes. Los otros grupos de plantas vasculares son las gimnospermas (pinos, cícadas, cipreses) y las plantas vasculares sin semillas (helechos, musgos y colas de caballo). Todas las plantas vasculares comparten un plan corporal básico y una estructura de sistemas de órganos y tejidos.
Sistemas de órganos de las angiospermas
Una planta angiosperma tiene dos sistemas de órganos.
Fig. 1 - El cuerpo de la planta angiosperma seorganiza en un sistema radicular subterráneo y un sistema de brotes aéreos.
- Sistemaradicular: es el sistema subterráneo de una planta compuesto por raíces. Sus funciones principales son anclar la planta al suelo, absorber agua y minerales y, a veces, almacenar nutrientes.
- Sistema debrotes: la parte aérea de la planta compuesta por tallos, hojas y flores. Los órganos vegetativos o no reproductivos incluyen las hojas, donde se produce la fotosíntesis (que proporciona el alimento a la planta), y los tallos soportan las hojas y las flores, y dan soporte estructural para mantenerlas erguidas. En cambio, las flores son las estructuras reproductoras que llevan los gametos (células reproductoras sexuales) y donde tiene lugar la reproducción sexual en las angiospermas.
Tejidos de las plantas angiospermas
Los órganos de las plantas están formados por varios tejidos, que se dividen en tres tipos principales:
- Tejidodérmico: al igual que nuestra piel, es la cubierta externa de los órganos de las plantas que les proporciona protección frente al medio ambiente y permite el intercambio gaseoso con éste.
- Tejidovascular: forma el sistema de transporte de la planta, conectando los sistemas radicular y de brotes. El agua y los minerales absorbidos por las raíces y las moléculas orgánicas sintetizadas mediante fotosíntesis se transportan por toda la planta.
- Tejido del suelo: todos los demás tejidos de la planta que no son dérmicos ni vasculares son tejidos del suelo (también llamados tejidos fundamentales). Están por debajo del tejido dérmico y rodean y están dentro del tejido vascular. Los tejidos subterráneos tienen diversas funciones, como el soporte, el almacenamiento y la fotosíntesis.
Además de estos tejidos diferenciados o especializados, en la planta hay regiones de células indiferenciadas que se dividen continuamente. Son regiones de crecimiento de la planta llamadas meristemos.
Puedes saber más sobre las plantas vasculares y su organización y estructura en nuestros artículos Plantas vasculares y Plantas vasculares con semillas.
Ciclo vital de las angiospermas
Todas las plantas y algunas algas tienen un ciclo vital similar conocido como alternancia de generaciones, lo que significa que tienen una fase haploide y una fase diploide. La etapa diploide, también conocida como esporófito (fase o generación no sexual diploide) se alterna con la etapa gametofítica (generación sexual haploide). Las principales etapas del ciclo vital de una planta, empezando por la formación del cigoto, pueden resumirse como sigue:
- El gameto masculino (normalmente transportado en el polen) fecunda al gameto femenino (el óvulo) dando lugar a un cigoto diploide. En las angiospermas , esto ocurre en la parte femenina de la flor (concretamente en el interior del ovario).
- El cigoto crece por mitosis convirtiéndose en el esporófito diploide multicelular (la división por mitosis no cambia el número de cromosomas).
- En la madurez, en la flor del esporófito se forma un tejido llamado esporangio. Contiene una célula esporocitaria (célula madre de la espora) que produce esporas haploides mediante meiosis (la división por meiosis reduce el número de cromosomas de 2n a n).
- Estas esporas haploides sufren mitosis, formando el gametofito haploide multicelular.
- El gametofito produce los gametos haploides (células reproductivas sexuales ) mediante mitosis.
Estas etapas y los nombres de los tejidos o estructuras son comunes a todos los ciclos vitales de las plantas y algas (excepto la parte de la flor, que es específica de las angiospermas). Cada grupo de plantas tiene variaciones o modificaciones de este ciclo básico, y algunas estructuras específicas difieren (como los conos de las gimnospermas y las flores de las angiospermas).
El significado de los nombres de las estructuras puede ayudarte a recordar su función. Por ejemplo, el gametofito produce gametos, el esporofito produce esporas.
Diagrama del ciclo vital de las angiospermas
El siguiente diagrama (Fig. 2) muestra el ciclo vital general de una planta, puedes identificar en este ciclo las principales etapas descritas anteriormente. Recuerda que existen gametos masculinos y femeninos (espermatozoides y óvulos, respectivamente) y que proceden de gametofitos masculinos y femeninos separados. Por tanto, el desarrollo de los gametofitos presenta variaciones para cada sexo.
Los nombres generales de las estructuras y tejidos cambian ligeramente para cada gametofito. Observa que para las estructuras masculinas se añade el prefijo micro-, mientras que para las femeninas es mega- (por ejemplo, el esporocito se convierte en microsporocito y megasporocito, respectivamente). Esto refleja el hecho de que las esporas y gametos masculinos suelen ser más pequeños (micro) que los femeninos (mega).
Fig 2 - Diagrama del ciclo de las angiospermas
El ciclo de vida de las angiospermas incluye dos partes principales: como el esporófito es la generación no sexual, corresponde a la fase de crecimiento de una planta (aunque algunas plantas pueden reproducirse asexualmente). La fase gametofítica corresponde a la reproducción sexual de una planta, que describimos a continuación.
Ciclo de reproducción de las angiospermas
El ciclo de reproducción de las plantas corresponde a la generación sexual, el gametofito haploide. En las angiospermas, la reproducción sexual tiene lugar en la flor, ya que esta estructura produce los gametofitos. A continuación describimos el proceso de desarrollo de los gametofitos masculino y femenino por separado. El proceso general es el mismo, pero con algunas variaciones para cada sexo.
Desarrollo de los gametofitos y gametos femeninos
El gametofito femenino se produce en el interior del ovario (la base hinchada de un carpelo). Un ovario puede tener uno o varios óvulos. Un óvulo está compuesto por un tejido llamado megasporangio (microsporangios en plural) encerrado por los tegumentos (dos capas de tejido protector que tienen una pequeña abertura llamada micrópilo). Una célula del megasporangio se diferencia en un megasporocito (célula madre de la megaspora). Cada megasporocito se agranda y se somete a meiosis, produciendo 4 células hijas haploides que son las megasporas (las primeras células haploides femeninas del ciclo de vida de la planta). Tres de estas megasporas suelen degenerar y sólo sobrevive una.
Fig 3 - Esquema del desarrollo del gametofito femenino en las angiospermas
Fig4 - Micrografía de un ovario de azucena (corte transversal); las líneas discontinuas delimitan uno de los tres carpelos fusionados, con dos óvulos visibles en este corte, uno de ellos con un megasporocito visible. Fuente: Ilse Anahi Carrascos, CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
A continuación, la megaspora superviviente pasa tres veces por mitosis, pero sin citocinesis (división del citoplasma), lo que da lugar a una célula grande con ocho núcleos haploides. Se forman membranas alrededor de seis de los núcleos, lo que da lugar a seis células pequeñas y a la gran célula central original, con los dos núcleos restantes. Estas siete células y ocho núcleos forman el saco embrionario que es el gametofito femenino. Los ocho núcleos tienen ubicaciones específicas dentro del saco embrionario:
- Tres células permanecen cerca del micrópilo, una de las cuales es la óvulo (gameto femenino). Esto tiene sentido, ya que el tubo polínico que entrega el esperma entra por el micrópilo. Las otras dos, llamadas células sinérgidas, se sitúan una a cada lado del óvulo y se cree que atraen al tubo polínico.
- Otras tres células, llamadas células antipodales, permanecen en el lado opuesto del micrópilo. Se desconoce su función.
- Los dos núcleos restantes, llamados núcleos polares, permanecen en el centro de la célula grande. Éstos también participan en el proceso de fecundación.
Desarrollo de los gametofitos y gametos masculinos
El gametofito masculino se produce en el interior de la antera. La antera contiene cuatro sacos polínicos llamados microsporangios (microsporangio singular) que encierran numerosos microsporocitos (células madre de la microspora). Cada microsporocisto se somete a meiosis y produce 4 células hijas haploides que son las microsporas (la Fig. 4, imagen de la derecha, muestra numerosos microsporocitos y algunos se están sometiendo, o se han sometido, a meiosis dando lugar a dos o cuatro células). Estas esporas son las primeras células haploides masculinas del ciclo vital de la planta y son granos de polen inmaduros.
Fig 5 - Esquema del desarrollo del gametofito masculino en las angiospermas
Fig 6 - Granos de polen en una antera maduraFuente: Ali Shah Lakhani vía Unsplash
Fig 7 - Sección transversal de una anteraFuente: Bruce Kirchoff vía flickr
A continuación, cada microspora pasa una vez por la mitosis, lo que da lugar a un grano de polen maduro con dos células. El grano de polen maduro es el gametofito masculino. Las células son la célula tubular y la célula generativa, aún no son los gametos, el proceso termina cuando el polen llega a la estructura reproductora femenina.
En ese momento, la antera madura y estalla para liberar los granos de polen. El polen se transporta de la antera al pistilo de otra flor mediante la polinización. Una vez en la estructura reproductora femenina, el grano de polen germina y la célula generadora se divide una vez por mitosis produciendo dos células, los gametos masculinos (dos espermatozoides).
Lapolinización es la transferencia del polen de la estructura reproductora masculina a la estructura reproductora femenina en las plantas con semilla.
Diferencia entre el ciclo vital de las angiospermas y el de las gimnospermas
En las plantas vasculares (helechos y aliados, gimnospermas y angiospermas), el esporófito es la fase dominante. Las gimnospermas y las angiospermas (ambas plantas productoras de semillas) llevan los gametofitos dentro del organismo todo el tiempo (el gametofito depende totalmente del esporofito). Esto significa que cuando ves un helecho, un pino, un ciprés o cualquier planta con flores, ves la generación del esporofito. De hecho, para ver el gametofito de las gimnospermas y las angiospermas tendrías que buscarlos en las estructuras reproductoras de la planta (conos en las gimnospermas y flores en las angiospermas) al microscopio, porque son muy pequeños.
Existen algunas diferencias entre los ciclos vitales de las gimnospermas y las angiospermas, concretamente con la reproducción. La Tabla 1 resume estas diferencias:
Destacado | Gimnospermas | Angiospermas |
Estructura que alberga las partes reproductoras | Conos femeninos, conos masculinos | Flores que pueden ser bisexuales o unisexuales |
Estructura reproductora masculina | Los microsporangios se encuentran en la superficie de una escama | Los microsporangios están dentro de la antera |
Estructura reproductora femenina | El megasporangio está dentro de un óvulo situado en la superficie de una escama. El óvulo tiene una capa de tegumento, pero no está encerrado en un ovario. El gametofito femenino está compuesto por numerosas células y contiene dos o tres arquegonios (las estructuras que encierran un óvulo). | El megasporangio está dentro de un óvulo encerrado en un ovario. el óvulo tiene dos capas de tegumento. El gametofito femenino es el saco embrionario compuesto por siete células y ocho núcleos (sólo uno es un óvulo). |
Fecundación | Fecundación simple, un espermatozoide fecunda un óvulo | Fecundación doble, un espermatozoide fecunda el óvulo y otro espermatozoide fecunda los dos núcleos polares |
Semilla | La semilla se desarrolla en la superficie de la escama. Contiene el embrión y un tejido nutritivo haploide (derivado del gametofito femenino), protegido por una cubierta de semilla | La semilla se desarrolla en el interior del ovario, el ovario se convierte en el fruto. Contiene el embrión y un tejido nutritivo que es triploide (procedente de la doble fecundación), protegido por el fruto. |
Tabla 1: Diferencias entre los ciclos vitales de las gimnospermas y las angiospermas.
Ciclo de vida de las angiospermas - Puntos clave
- Las angiospermas se organizan en un sistema de raíces (subterráneo) y otro de brotes (tallos aéreos, hojas y flores).
- El ciclo vital de todas las plantas consiste en una alternancia de generaciones que incluye una fase esporofítica no sexual y una fase gametofítica sexual.
- La generación dominante en las plantas vasculares (helechos y aliados, gimnospermas y angiospermas) es el esporófito.
- En las angiospermas, el gametofito depende totalmente del esporofito (los granos de polen sólo salen para la fecundación, pero no crecen fuera del esporofito).
- La producción de gametos y la fecundación en las angiospermas, que son procesos para la reproducción sexual, ocurren en la flor.
- En las angiospermas, el gametofito masculino (grano de polen) se produce en el interior de la antera, mientras que el gametofito femenino (saco embrionario) se produce en el interior del óvulo.
Referencias
- Mary Ann Clark y otros, Biología 2e, Openstax versión web 2022
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