In tutte le piante e alcune alghe esiste un'alterazione di generazioni in cui le specie hanno fasi diploide e aploidi. La riproduzione sessuale si traduce in gameti che combinano due cellule di individui diversi. La meiosi produce anche gameti. Gli aptapidi contengono un set di cromosomi in ciascuna delle loro cellule. Le cellule diploidi contengono due set cromosomici. Per le piante, le cellule aploidi e diploidi si dividono attraverso la mitosi. La fase aploide delle piante è chiamata gametofito e la fase diploide è chiamata sporofito. I discendenti si alternano da sporofiti diploidi a gametofiti aploidi e viceversa. Questo significa che le piante generano due diversi tipi di piante con lo stesso materiale genetico.
TL; DR (Troppo lungo, non letto)
Le piante esistono in generazioni alternate chiamate sporofiti e gametofiti. Gli sporofiti rappresentano la fase diploide delle piante. I gametofiti rappresentano la fase aploide delle piante.
Caratteristiche degli Sporofiti
Gli sporofiti sono piante diploidi che usano la meiosi per produrre spore. Queste spore sono cellule aploidi che crescono in gametofiti aploidi. Le megaspore diventano gametofite femminili e le microspore diventano gametofite maschili. La meiosi si verifica nello sporangio di uno sporofito e provoca spore aploidi. Queste spore contengono una cellula che può diventare un'altra nuova pianta senza accoppiamento. Le sporofite si sono evolute in piante vascolari per diventare più grandi, più dominanti e più longevi rispetto ai gametofiti.
Caratteristiche dei gametofiti
I gametofiti sono piante aploidi che usano la mitosi per produrre gameti aploidi. Questi gameti sono femminili sotto forma di un ovulo (uovo) o di un maschio sotto forma di sperma. I gametofiti contengono l'archegonio, o organo sessuale femminile, o contengono l'anteridio, o organo sessuale maschile. Lo sperma e l'uovo si uniscono nell'archeo per produrre una cellula zigote diploide. Quello zigote diventa uno sporofito. I gametofiti delle piante vascolari tendono ad essere molto più piccoli degli sporofiti, a volte anche di poche cellule. Un granello di polline rappresenta un esempio di un gametofito maschile nelle piante vascolari.
Le piante vascolari e vascolari
Le piante vascolari e non vascolari mostrano differenze interessanti tra i loro sporofiti e gametofiti. Le piante vascolari non richiedono tanta acqua per prosperare e mostrano la loro fase sporofita di lunga durata come la pianta attuale. Le gimnosperme come le conifere contengono un po 'di tessuto gametofito femminile nei loro coni, come i pinoli. Quelle noci contengono lo sporofito diploide embrionale. Il gametofito della conifera maschile esiste come polline, che è disperso nel vento. Per le piante da fiore come alberi da frutto e fiori, i gametofiti femminili contengono alcune cellule e risiedono all'interno dell'ovaio del fiore; il maschio esiste come polline. I piccoli gametofiti delle piante vascolari vivono solo per una stagione. Le piante vascolari che producono due tipi di spore e gametofiti sono chiamate eterosporiche.
Le piante non vascolari come i briofiti (che includono muschi, epatiche e larve) presentano caratteristiche diverse per i loro gametofiti e sporofiti. Le briofite comprendono le più antiche piante terrestri del pianeta, esistendo da oltre 400 milioni di anni. Richiedono localizzazioni più umide per il loro successo riproduttivo. I loro sporofiti non sono visibilmente dominanti. Tuttavia, la loro generazione di gametofito è la parte fotosintetica visibile della pianta (come il muschio verde) che si attacca ai substrati tramite i rizoidi piuttosto che lo sporofito diploide. In realtà, i loro sporofiti non sono così longevi come nelle piante vascolari. Lo sporofito si forma da un uovo fecondato dentro l'archegonio simile a una fiaschetta e si attacca al gametofito attraverso un piede penetrante. Lo sporofito riceve nutrimento dal gametofito. Lo sporofito forma un gambo molto piccolo chiamato seta e un singolo sporangio. Un rivestimento protettivo chiamato calyptra circonda questo sporofito embrionale. Le spore monocellulari viaggiano via vento e germogliano solo in una zona umida; l'acqua è necessaria per la fertilizzazione. Quindi formano una nuova pianta gametofita, che crea più spore nel ciclo sporofito. Poiché fanno un solo tipo di spore e gametofito, queste piante non vascolari sono chiamate omosporiche.
Controlli genetici dei processi di generazione
Gli scienziati continuano a imparare più generazioni alternate nelle piante. Gli studi genetici sui muschi rivelano che un gruppo di proteine chiamato KNOX aiuta a guidare lo sviluppo di sporofiti. Nell'angiosperma Arabidopsis thaliana
, il gene PKL è necessario per gli sporofiti materni per promuovere lo sviluppo del gametofito maschile e femminile. La ricerca continua produce aspetti ancora più affascinanti della natura complessa dei processi di generazione di sporofiti e gametofiti.
