Di Dianne Hermance – Aggiornato il 24 marzo 2022
Nelle piante e in alcune alghe esiste una chiara alternanza di generazioni, comprendente una fase sporofitica diploide e una fase gametofitica aploide. La riproduzione sessuale genera gameti che si fondono da due individui distinti, mentre la meiosi produce spore aploidi che danno origine alla generazione successiva. Le cellule aploidi portano un singolo set cromosomico; le cellule diploidi ne portano due. Entrambe le fasi si dividono mitoticamente all'interno delle rispettive strutture. L'alternanza risultante crea due forme vegetali morfologicamente distinte che condividono lo stesso materiale genetico.
Le piante si alternano tra sporofiti diploidi e gametofiti aploidi. La fase sporofita domina nelle specie vascolari, mentre il gametofito è spesso l'unità fotosintetica nelle piante non vascolari.
Lo sporofito è la generazione diploide che subisce la meiosi all'interno di organi specializzati chiamati sporangi. Questo processo produce megaspore e microspore aploidi. Le megaspore si sviluppano in gametofiti femminili; le microspore diventano gametofiti maschili. Nelle piante vascolari, gli sporofiti tendono ad essere più grandi, più robusti e più longevi rispetto alle loro controparti gametofite.
I gametofiti sono la fase aploide, formata da spore che si dividono per mitosi. Producono gameti:uova nell'archegonio (organo femminile) e spermatozoi nell'anteridio (organo maschile). La fecondazione all'interno dell'archegonio produce uno zigote diploide, che si sviluppa nello sporofito successivo. Nella maggior parte delle specie vascolari, i gametofiti sono di dimensioni ridotte, spesso solo poche cellule, come i granelli di polline nelle piante da fiore.
Le piante vascolari hanno uno sporofito dominante che richiede meno acqua. Per le gimnosperme, il gametofito femminile risiede all'interno del cono (ad esempio, i pinoli), mentre quello maschile è il polline. Le angiosperme contengono un piccolo gametofito femminile all'interno dell'ovaio e il polline maschile che viene disperso dal vento. Al contrario, le briofite (muschi, epatiche, corna) mostrano un prominente gametofito aploide che esegue la fotosintesi e si ancora ai substrati tramite rizoidi. I loro sporofiti sono più piccoli, attaccati da un gambo e da uno sporangio e fanno affidamento sul gametofito per le sostanze nutritive.
La ricerca sui muschi ha identificato i fattori di trascrizione della famiglia KNOX come fattori chiave dello sviluppo degli sporofiti. Nel modello angiosperme Arabidopsis thaliana , il gene PKL è essenziale per la corretta formazione dello sporofito e lo sviluppo dei gametofiti sia maschili che femminili. Gli studi in corso continuano a scoprire le intricate reti genetiche che governano queste transizioni del ciclo di vita.
