Ciclo Reprodutivo Da Gimnospermas

Entendendo o ciclo reprodutivo da gimnospermas na prática

O ciclo reprodutivo da gimnospermas é diplobionte com dominação do esporófito. A parte que você vê na natureza — a árvore inteira, o pinheiro, a araucária — é o esporófito diplóide. A geração gametofítica é microscopicamente reduzida e depende inteiramente do esporófito para sobreviver. Isso é diferente das angiospermas, onde o gametófito também é extremamente reduzido, mas o processo de dupla fecundação dá origem a um endosperma triploide. Nas gimnospermas, o endosperma éhaplóide porque é tecido gametofítico masculino antes mesmo da fecundação. Aqui vai algo que não ensinam direito: o que as pessoas chamam de "pinha" não é uma flor. É um cone reprodutivo composto por microfilições (portadoras de microsporângios) e megafilios (portadoras de megasporângios). Em coníferas, esses cones são unissexuais na mesma árvore — monoicos — ou em árvores diferentes — dioicos. Isso importa porque afeta diretamente como você faz polinização manual quando está trabalhando em conservação ou pesquisa.

Detalhes do ciclo reprodutivo da gimnospermas que você precisa saber

A produção de pólen acontece nos microsporângios localizados nas escamas microsporofílicas do cone masculino. Cada microsporócito passa por meioiose e gera quatro microsporos haploides. Cada microsporo se desenvolve no grão de pólen imaturo, que ainda contém a célula vegetativa e a célula progenitora do tubo polínico. A parede do grão de pólen já está formada, mas a maturação completa só ocorre após a polinização. O vento é o vetor dominante. Pinus, por exemplo, produz milhões de grãos de pólen por cone. O grão cai sobre o óvulo nu, que está exposto numa abertura chamada micrópilo. Não há carpelo fechando o óvulo — esse é o significado literal de "gimnosperma", semente nua. O grão de pólen germina e forma o tubo polínico, que cresce lentamente em direção ao gametófilo feminino. O megasporângio está dentro do óvulo. Um megasporócito faz meiose e geralmente apenas um dos quatro produtos sobrevive como megasporo funcional. Esse megasporo se divide por mitose e forma o gametófito feminino, que em Pinus leva cerca de 13 a 15 meses para amadurecer completamente. Sim, você leu certo. Do pólen chegar ao óvulo até a formação do gametófito feminino maduro passando por vários estágios mitóticos, pode levar mais de um ano em espécies do gênero Pinus.

A fecundação em si é simples: a célula espermatogênica divide-se e gera dois espermatozoides. Apenas um fertiliza a oosfera. O outro degenera. Diferente do que ocorre em algumas gimnospermas mais primitivas como Cycas e Ginkgo, onde os espermatozoides são flagelados e precisam "nadar" até a oosfera em um filme de água, nas coníferas avançadas o tubo polínico entrega os espermatozoides diretamente. Não há necessidade de água livre para a fecundação. A semente resultante contém o embrião diplóide, o tecido nutritivo haploide (que é o gametófito feminino modificado) e o tegumento ovular protegendo tudo. A dispersão acontece quando a semente cai e, em condições adequadas de umidade e temperatura, o embrião entra em dormência e depois germina. O ciclo se fecha quando a nova planta atinge a maturidade sexual, o que em Pinus pode levar de 10 a 30 anos dependendo da espécie e das condições ambientais. Um problema real que eu enfrentei trabalhando com Araucaria angustifolia foi a dessincronia entre a produção de pólen e a receptividade dos óvulos. Em cativeiro ou em fragmentos florestais isolados, as árvores florescem em janelas diferentes umas das outras. A janela de receptabilidade do óvulo é extremamente curta — geralmente menos de 72 horas — enquanto a liberação de pólen pode durar uma semana ou mais. O resultado é que a maior parte do pólen cai no vazio. A solução prática que funcionou foi fazer coleta de cones masculinos ainda fechados dias antes da antese, armazená-los em condições controladas de baixa umidade e temperatura, e liberar o pólen artificialmente no momento exato da deiscência dos cones femininos. Isso aumentou a taxa de fecundação de menos de 5% para cerca de 40% em experimentos de melhoramento genético.

Outro ponto que causa confusão é a diferença entre as quatro classes de gimnospermas atuais. Coníferas, como descri acima, têm tubo polínico direto. Gnetophyta, incluindo o gênero Gnetum, tem estruturas reprodutivas que lembram superficialmente flores e alguns pesquisadores já argumentaram que possuem traqueídes com pits semelhantes aos das angiospermas — o que é controverso. Cycadophyta ainda usa espermatozoides flagelados e requer água para a natação espermal. Ginkgoaceae é um fóssil vivente com apenas uma espécie, Ginkgo biloba, e também possui espermatozoides multiflagelados. Se você está estudando o ciclo reprodutivo de forma geral, não trate todas essas classes como se tivessem o mesmo mecanismo. Os detalhes variam significativamente. O principal gargalo prático é o tempo. Ciclo reprodutivo da gimnospermas não é algo que se observa em um semestre letivo. Pinus radiana leva quase dois anos desde a polinização até a semente madura. Se você precisa fazer cruzamentos controlados em programa de melhoramento, planeje com antecedência de pelo menos 18 meses. Tentar acelerar o processo com reguladores vegetais funciona parcialmente — ácido gíbérico pode induzir a floração mais cedo em algumas espécies — mas os efeitos são inconsistentes e variam muito entre genótipos. Se o seu interesse é acadêmico e você precisa visualizar o processo, preparar cortes histológicos de cones femininos de Pinus em diferentes estágios é o método mais direto. Corte sectórios de 10 a 15 micrômetros e cor com safranina e azul de metileno. Você conseguirá ver o megasporócito em meiose, o gametófito feminino em formação e, semanas depois, o embrião precário se desenvolvendo dentro do óvulo. É trabalhoso, mas é a forma mais confiável de confirmar visualmente em que estágio está a fecundação.