Biodiversidade e Ambiente I

Transcrição

1 Biodiversidade e Ambiente I Capt V - Angiospérmicas: estrutura, diversidade funcional e morfológica

2 Angiospérmicas: estrutura, diversidade funcional e morfológica A diversificação das angiospérmicas. Diversidade de formas de folhas e de flores Controlo genético da floração O metabolismo secundário e as cores das flores. Os cromóforos das flores Tipos de polinização A importância do odôr Sindroma da polinização. Evolução de mutualismos. Hibridação e mecanismos de autoincompatibilidade

3 Tipo de formas de crescimento de angiospérmicas extantes Árvores tropicais? Arbustos xéricos? Herbáceas ruderais? Recrutamento de sementes Actividades fotossintéticas Morfologia das folhas Formas de crescimento

4 Folhas das angiospérmicas

5 Tipo de formas de crescimento de angiospérmicas extantes Aquáticas? Terrestres? Exploração de habitats aquáticos Regulação da fotossíntese Regulação do fitocromo Germinação em baixa intensidade luminosa Maior diversificação Aquáticas

6 Factores de diversificação Abióticos Clima - Variações de CO 2, temperatura Geologia - movimentos continentes, orogenia Bióticos Dinossauros Insectos Substâncias anti-herbivoria Polinização

7 O que são Flores? Folhas modificadas! Função: Protecção Atracção Côr Odor Surridge C. Nature 432, 161 (11 November 2004) 1790, Die Metamorphose der Pflanzen (The Metamorphosis of Plants), the poet and philosopher Johann Wolfgang von Goethe

8 Controlo genético da floração Meristem

9 ABC Model Complexes of MADS-box proteins are sufficient to convert leaves into floral organs Honma & Goto (2001). Nature 409: Classe A, B, C e E genes Classe E: SEPPALATA genes

10 Base química da côr das flores Flavonóides Carotenóides Clorofilas Quinonas Alcalóides Ciânicas Amarelo/branco Amarelo Verde Amarelo Amarelo Laranja /vermelho Azul Laranja /vermelho Vermelho Vermelho + Púrpura Antocianinas Betaxantinas, Betacianinas

11 Os cromóforos das angiospérmicas: as antocianinas Côr básica Vermelho alaranjado Magenta Factores de Estabilização Conccntração de pigmento Presença de flavonas Presença de metal quelante Presença de um grupo aromático Metilação Presença de outro tipo de pigmentos Malva

12 Tipos de polinização Anemófila Hidrófila Zoófila - entomófila

13 Magnolia grandiflora Flores Magnoliaceae Não há especialização para explorar polinizadores Liriodendron tulipifera

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15 Echium

16 Polinização entomófila Paulownia tomentosa

17 Catalpa speciosa Impatiens capensis

18 Cornus florida Hydrangea arborescens Leucanthemum vulgare Echinaceae purpurea

19 Polinização ornitófila Erythrina crista-galli Monarda didyma

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21 Sterilitzia

22 Tibouchina urvilliana

23 H Apigeninidin Tropaelum majus

24 A vantagem de crómoforos como moléculas reactivas Ipomopsis aggregata A cor vermelha mantem-se até início de Agosto e posteriormente passa a branca mudando o tipo de polinizador, ou seja de ave para lepidóptero

25 Escrofulariaceae

26 Arisaema triphyllum Odôr fecal Espádice Espata Flores masculinas Secreção oleosa impede a saída Flores femininas

27 A importância do odôr Amorphophallus titanum

28 Os animais como agentes primários na evolução das flores Síndroma da polinização Atractivos florais: côr, arranjo das pétalas Produção de néctar: desenvolvimento de nectários extraflorais Produção de odôr: atracção especializada e direccionada Síndroma da dispersão Arranjo dos frutos Modo de dispersão das sementes Recompensa nas sementes - elaiosomas

29 O síndroma planta-polinizador e a divergência genética F1 F2 F2 Mimulus lewisii F2 F2 F2 Mimulus cardinalisi

30 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 da recompensa Tanto os custos como os benefícios afectam a reprodução e a sobrevivência Beneficios e custos tendem a ser dependentes da densidade populacional Feedback positivos entre mutualistas Feedback negativos para assegurar a estabilidade

31 Polinização por lepidópteros Yucca filamentosa

32 Simbiose mutualista Ficus (Figueira) Blastophaga (vespídeo)

33 Mecanismos de autoincompatibilidade 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)

34 Figure 1 Model for SRK-mediated selfincompatibility in Brassica, stemming from the work of Takasaki et al.1. A pollen grain from a plant with S1S3 genotype carries two different S haplotype determinants, SCR 1 and SCR3, in the pollen coat. When this pollen grain makes contact with the stigma of a plant with S1S 2 genotype, both pollen determinants are released and taken into the wall of a papillar cell (the epidermal cell of the stigma). There, SCR 1 interacts with the extracellular domain of SRK1, setting off a cascade of biochemical reactions (of which phosphorylation of ARC1 is the only one known). The end result is inhibition of pollen germination. Although SRK1 is shown as a dimer, this may not be its active form. SCR1 is probably (but not certainly) the ligand of SRK 1. Possible interactions between SRK and SLG, as proposed by Takasaki et al., are not shown. TEH-HUI KAO1 AND ANDREW G. MCCUBBIN Nature 403, (24 February 2000)

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36 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

37 Reprodução assexuada

38 O Metabolismo Secundário Via terpenóide Via fenólica, via N

39 Angiospérmicas e seus produtos

40 Plantas usadas em medicina Echinacea purpurea Ginkgo biloba Hypericum perfuratum

41 Evolução dos tóxicos nas HERBÁCEAS plantas superiores LENHOSAS GIMNOSPÉRMICAS E FETOS

42 Terpenos Fenóis Alcalóides Isopreno Baunilha Teobromina Cafeina Limoneno Efedrina Nicotina Borracha Lenhina quinina morfina Flavonóides Heroina codeina Quercitina Cianidina Cocaina

43 As classes de flavonóides mais importantes

44 Produtos vegetais tóxicos e de anti-herbivoria Grupos químicos Descrição Papel defensivo Celulose Hemicelulose Lenhinas Reduzem quantitativamente a digestibilidade hidrato de carbono hidrato de carbono polímeros fenólicos necessita flora intestinal para digestão necessita flora intestinal para digestão liga-se a proteinas e hidratos de carbono Taninos polímeros fenólicos liga-se a proteinas Sílica cristais inorgânicos indigesto Toxinas qualitativas Alcalóides compostos azotados alguns páram a produção de DNA e RNA Aminoácidos tóxicos análogos de aminoácidos competem com aminoácidos e proteinas Cianogénicos páram a respiração glicósidos que libertam HCN mitocondrial Glucosinatos sais de N e K desordens endócrinas Proteinases inibidoras proteinas ou péptidos ligam-se a centros activos de enzimas Terpenóiodes polímeros alguns páram a respiração

45 Produtos secundários

46 Conceitos a reter Qual é a base química da côr das flores A variação de côr entre as antocianinas. O papel da falta de estabilização da côr no sindroma da polinização Os factores de estabilização da côr A côr e os polinizadores. As recompensas das plantas na polinização. Os mutualismos estritos. Feedbacks positivos e negativos. Causas e consequências na estabilização das espécies Os factores presentes nas angiospérmicas que mais permitiram a sua adaptação a novas condições ambientais, pouca extinção e grande diversificação A adaptação das plantas e sua diversificação em termos de hibridação, desenvolvimento de produtos secundários

47 Referências Raven, Biology of Plants - Introduction and Evolution of Angiosperms. Capt. 19, Cap. 20. Graham - Capt 21