Fissaidee 3

1. La riproduzione nelle angiosperme

Le angiosperme sono il gruppo dominante tra le piante. Complessivamente delle circa 450.000 specie di piante descritte due terzi sono angiosperme. Anche la biomassa della terra emersa è dominata da queste piante: pensate alle praterie o alle foreste equatoriali. Questa esplosione di biodiversità è però recente, i primi fossili si riscontrano intorno ai 130 milioni di anni fa, quando già molte gimnosperme dominavano il pianeta.

Le peculiarità che le caratterizzano sono: la presenza del fiore e del frutto. Tutti aspetti che vedremo in questa unità.

2. La struttura del fiore

Per fare un fiore serve un meristema fiorale cioè un tipo specifico di meristema che nasce dalla trasformazione di un meristema apicale del germoglio. Questa transizione, anche chiamata evocazione fiorale, può essere determinata da diversi fattori che sono specie specifici. In alcuni casi basta uno stimolo ormonale, in altri sono necessari stimoli esogeni come un aumento della temperatura, un cambio del fotoperiodo, il superamento di un periodo molto freddo o combinazioni di due o più di questi fattori. 

Il meristema fiorale è tipicamente più grande del meristema vegetativo e ciò è dovuto ad una maggiore divisione cellulare. Lo sviluppo del fiore procede con la diversificazione in quattro tipi di organi che hanno una disposizione concentrica e che sono inseriti su una porzione terminale del peduncolo che viene detta ricettacolo.

Sul ricettacolo, dall’esterno verso l’interno troviamo i sepali, i petali, gli stami e i pistilli. L’insieme dei sepali viene detto calice, quello dei petali corolla. Con androceo intendiamo la parte maschile del fiore, costituita dagli stami. Ogni stame è costituito da un filamento, che regge un’antera, formata da quattro sacche polliniche. La parte femminile del fiore, invece, è anche detta gineceo, con uno o più pistilli, a volte fusi, costituiti da uno o più ovari che si possono allungare con un stilo che regge uno stimma (o stigma). Questi organi non sono sempre presenti in tutti i fiori, ma quando succede si parla di fiori completi. L’insieme degli organi di uno stesso tipo è detto verticillo: per esempio il verticillo costituito dall’insieme dei petali è chiamato corolla. Lo sviluppo e l’organizzazione dei 4 verticilli è determinato da un sistema di 3 famiglie di geni omeotici secondo il modello comunemente accettato ABC.

La corolla e il calice hanno una funzione di supporto e protezione degli organi sessuali; inoltre nelle specie entomofile e zoofile servono ad attrarre gli impollinatori. 

3. La fecondazione nelle angiosperme

La fecondazione nelle angiosperme è particolarmente diversa non solo rispetto a noi animali, ma anche alle gimnosperme. Si parla infatti di doppia fecondazione: il polline porta all’interno del sacco embrionale ben due spermi. Uno dei due feconderà la cellula uovo e questa fusione porterà allo sviluppo dello zigote da cui deriverà l’embrione. L’altro gamete si fonderà con una cellula di grandi dimensioni con due nuclei: la cellula risultante sarà quindi triploide e dividendosi darà vita all’endosperma. Si tratta di un tessuto di riserva fondamentale nel seme per il supporto della crescita dell'embrione. 

È una struttura molto importante anche dal punto di vista economico perché molte piante vengono coltivate per raccogliere i loro semi, dei quali la parte importante è proprio l’endosperma ricco di sostanze nutrienti. Si pensi, ad esempio, ai cereali.

4. Il frutto e la dispersione dei semi /1

L’ultima struttura fondamentale delle angiosperme è il frutto. Questo organo è sempre costituito dalle pareti dell’ovario, che dopo la fecondazione prende il nome di pericarpo, e dai semi che contiene. Il pericarpo ha la funzione di contribuire a proteggere i semi durante la loro crescita e a facilitare, una volta maturi, la dispersione nell’ambiente. L’innovazione delle spermatofite è infatti quella del seme come forma di dispersione nell’ambiente. Per la dispersione la pianta ha quindi a disposizione non solo una struttura unicellulare come una spora che, per quanto possa essere resistente, non lo è quanto un seme, che contiene l’embrione con le riserve per garantire le prime fasi di crescita del nuovo sporofito. Da un punto di vista botanico i veri frutti nascono dalla trasformazione dell’ovario (o di più ovari). A volte, però, anche altri organi, come per esempio il ricettacolo, partecipano alla formazione della struttura che protegge i semi, e allora si parla di falsi frutti. E’ questo il caso della mela, in cui la parte che mangiamo deriva dal ricettacolo, mentre il pericarpo vero e proprio, che chiamiamo “torsolo”, è la parte che deriva dall’ovario. (Figuraxx) La forma del pericarpo può essere particolarmente varia in base al tipo di dispersione che tende ad avere il seme. Nel caso dei frutti secchi a maturità il pericarpo si disidrata.

È il caso di frutti come le silique delle brassicacee o dei bacelli delle fabacee.  Nel caso dei frutti carnosi, invece, il pericarpo a maturità è succulento. Nei frutti carnosi si può trovare una struttura differenziata in tre strati, uno esterno detto esocarpo, uno mediano detto mesocarpo e uno più interno, detto endocarpo, che può essere lignificato, come nel caso della pesca. Il mesocarpo corrisponde alla polpa che ha spesso la funzione di attirare gli animali.

5. Il frutto e la dispersione dei semi /2

Il seme è la struttura che deriva dalla trasformazione dell’ovulo dopo la fecondazione ed è generalmente formata da due tegumenti (anche se a volte uno) che contengono l’embrione insieme all’endosperma e permette alle piante di andare in uno stato di quiescenza.

Generalmente ha un contenuto d’acqua molto basso e per questo riesce a resistere a condizioni ambientali molto severe, come il freddo e la siccità. Nell’embrione sono già contenuti i due meristemi apicali (della radice e del germoglio) da cui inizierà lo sviluppo della nuova pianta. L’endosperma è invece più abbondante, contiene spesso grassi, proteine e amido, e serve a garantire il sostentamento dell'embrione e i nutrienti per le prime fasi dello sviluppo della pianta durante la germinazione.

Frutti e semi sono importanti per l’alimentazione. Il frutto carnoso si è evoluto grazie al vantaggio dovuto alla dispersione dei semi da parte degli animali. Non è un caso quindi che molti animali, H. sapiens compreso, sfruttino questa risorsa per l’alimentazione. Cibandosi dei frutti, infatti, trasportano i semi in esse contenuti lontano dalla pianta madre. I nuovi nati non entrano quindi in competizione con chi li ha generati. Alcuni semi germinano solo dopo essere passati per il tratto digerente degli uccelli che hanno mangiato i frutti che li contenevano! L’evoluzione dei semi invece ha messo in campo molte strategie per evitare che venissero mangiati, ad esempio contenere sostanze velenose; eppure, dato che sono molto nutrienti, rientrano nella dieta di molte specie, compresa la nostra. L’intera società umana basa la maggior parte del proprio fabbisogno calorico sui semi di una manciata di specie. Il 50% delle calorie che l’umanità consuma proviene da quattro specie di cereali, mais frumento, riso e orzo!