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 Sindroma da polinização. Evolução de mutualismos. Hibridação e mecanismos de autoincompatibilidade As diferentes adaptações das plantas. Metabolismo secundário e substâncias anti-herbivoria

3 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

4 Polinização por lepidópteros Yucca filamentosa

5 Simbiose mutualista Ficus (Figueira) Blastophaga (vespídeo)

6 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 Maior diversidade de produtos provenientes do metabolismo secundário

7 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)

8 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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10 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 Maior diversidade de produtos provenientes do metabolismo secundário

11 Reprodução assexuada

12 O Metabolismo Secundário Via terpenóide Via fenólica, via N

13 Angiospérmicas e seus produtos

14 Plantas usadas em medicina Echinacea purpurea Ginkgo biloba Hypericum perfuratum

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

16 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

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

18 Produtos secundários

19 O que é um fruto? Um fruto é um ovário maduro! Reprodução sexuada Reprodução asexuada Apomixia Frutos Partenocárpicos - frutos virgens, ie, sem fertilização

20 Apomixia

21 Critérios de classificação dos frutos Estrutura da flor a partir do qual o fruto se desenvolve Nº de ovários Nº de carpelos Natureza do pericarpo Pericarpo deiscente ou indeiscente Modo como se abre Papel das sépalas

22 Critérios de classificação dos frutos Frutos simples secos deiscentes indeiscentes carnudos Frutos múltiplos

23 Frutos Deiscentes folículo 1 carpelo vagem 1 ovário com 2 lóculos siliqua 2 ou mais carpelos cápsula

24 Frutos indeiscentes aquénio samara cariopse bolota

25 Frutos múltiplos

26 Conceitos a reter Qual é a base química da côr das flores A variação de côr entre as antocianinas. 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 O que são frutos. Apomixia e partenocarpia Noção de sementes ortodoxas e recalcitrantes. Suas consequências

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