Germinação de Sementes - Anatomia e Fisiologia Vegetal

Germinação de sementes\nProfª. Aline Saavedra\nDescrição\nO processo de fecundação, desenvolvimento e maturação de um embrião até a etapa de germinação e crescimento de novas plantas.\nPropósito\nO entendimento da embriogênese e dos mecanismos que desencadeiam a germinação de uma planta oferece ferramentas para lidar com banco de sementes, recuperação de áreas degradadas, manutenção e início de cultivos vegetais, iniciação de culturas in vitro e pesquisas na área de botânica em geral.\nObjetivos Módulo 1\nSemente: órgão de proteção ao gametófito jovem\nDescrever a estrutura da semente e as estratégias de proteção ao gametófito jovem.\nMódulo 2\nGerminação de sementes\nReconhecer o processo de germinação das sementes.\nMódulo 3\nEmbriogênese das Espermatófitas\nDescrever a caracterização anatômica da embriogênese das Espermatófitas.\nIntrodução\nAs sementes, além de serem estruturas vantajosas para a dispersão das plantas, também estão presentes nas relações mais antigas de alimentação com diversos animais. Para o ser humano, principalmente, inúmeras sementes são utilizadas em todas as regiões do Brasil como alimento; por exemplo, um alimento típico da região Sul é o pinhão, assim como outros grãos: arroz, feijão, trigo, aveia. Na região Norte, é comum o famoso açaí ser complementado com uma deliciosa mistura de sementes que chamamos de granola.\nO surgimento das sementes foi um significativo passo evolutivo para a proteção e nutrição do embrião nas etapas iniciais de seu desenvolvimento.\nNeste conteúdo, analisaremos o processo de formação das sementes e conheceremos as características da sua estrutura anatômica, assim como a fisiologia do seu desenvolvimento. Aprenderemos sobre as estratégias que estão envolvidas na proteção do embrião, para que ele só seja exposto ao ambiente em condições satisfatórias. Esses foram mecanismos que evoluíram ao longo do tempo e que permitiram o sucesso da dispersão e do estabelecimento das Espermatófitas nos mais diversos ambientes.\nAviso: orientações sobre unidade de medida.\n1 - Semente: órgão de proteção ao gametófito jovem\nAo final deste módulo, você será capaz de descrever a estrutura da semente e as estratégias de proteção ao gametófito jovem.\nOrientações sobre unidade de medida\nEm nosso material, unidades de medida e números são escritos juntos (ex.: 25km) por questões de tecnologia e didáticas. No entanto, o Inmetro estabelece que deve existir um espaço entre o número e a unidade (ex.: 25 km). Logo, os relatórios técnicos e demais materiais escritos por você devem seguir o padrão internacional de separação dos números e das unidades. Evolução das plantas: dos esporos às sementes.\n\nA imagem de um deserto talvez seja a ideia de como eram os ambientes primitivos, quando as plantas ainda não tinham ocupado os ambientes terrestres. Sim, as plantas nem sempre habitaram os ambientes terrestres, pois dependiam exclusivamente de água para sobreviverem. Com o passar do tempo, as dificuldades encontradas pelos organismos fotossintetizantes aquáticos levaram ao surgimento de adaptações de algumas espécies para o ambiente terrestre. Entretanto, a reprodução sexuada desses indivíduos permaneceu dependente de água, como ainda vemos em musgos e samambaias, por exemplo, dos grupos das briófitas e pteridófitas, respectivamente.\n\nMuito ainda se discute sobre o primeiro organismo vivo fotossintetizante, que deu origem aos outros seres autótrofos até que chegássemos a plantas mais complexas, como os árvores. Entretanto, uma das hipóteses mais aceitas é que esse organismo era um ser unicelular, aquático, carregado pelos movimentos marinhos e que se direcionava por sensores fóticos em direção à luz, para realizar a fotossíntese. Além disso, reproduzia-se por processos simples de divisão, tal qual as bactérias atualmente.\n\nComentário\n\nAcredita-se que esses seres unicelulares tenham passado por processos de endossimbiose, dando origem a organismos multicelulares, que permitiram a grande variedade de vida que temos atualmente, tanto de algas quanto de plantas.\n\n:endossimbiose\n\nA teoria da endossimbiose está relacionada com a origem dos cloroplastos e das mitocôndrias em organismos eucariotes.\n\nAs algas, provavelmente, foram os seres vivos que deram origem às plantas. Acredita-se que o ancestral das primeiras plantas terrestres, denominadas briófitas, tenha pertencido ao grupo das algas verdes ou Chlorophyta. Estróbilos\nEstruturas reprodutivas que dão origem a células gaméticas masculinas e femininas.\nEstróbilo masculino\nNo estróbilo masculino (representado pelo ciclo de setas laranja na figura a seguir), serão produzidos os microesporângios, que geram em seu interior os microsporos. Esses microsporos sofrem meiose e se redefinem em grãos de pólen, os quais vão se dispersar em busca de uma estrutura feminina para que ocorra a fecundação.\nEstróbilo feminino\nJá no estróbilo feminino serão produzidos os megasporângios, que são compostos normalmente por quatro células. Uma dessas células sofre meiose e dá origem ao megásporo, enquanto as outras células são degeneradas. O megásporo posteriormente se desenvolve em oosfera, no interior de um óvulo, e necessita de uma estrutura masculina para ser fecundado e então dar prosseguimento ao processo reprodutivo.\nQuando o grão de pólen alcança um estróbilo feminino (polinização) e encontra um óvulo apto dentro de um gametófito feminino (representado pelas setas azuis), ocorre o transporte dos gametas masculinos até a oosfera. Esse processo desencadeia a fecundação, que dará origem a uma semente.\nObserve na imagem o ciclo de vida de Gimnosperma com a gametogênese (setas marrons) e fecundação (setas azuis).\nCiclo de vida de Gimnosperma.\nNas Angiospermas, os órgãos responsáveis pela reprodução sexuada são as flores. Nelas, os microesporângios são formados nas anteras e lá são gerados os microsporos ou grãos de pólen. Formação dos grãos de pólen.\nOs megasporângios correspondem aos óvulos encontrados no ovário de uma flor. Dos quatro esporos que estão no óvulo, um se desenvolve em megásporo funcional, que sofre diversas divisões mitóticas e origina sete células; são elas:\n• Três antípodas;\n• Duas sinérgides;\n• Uma oosfera;\n• Uma última célula central que contém dois núcleos polares.\nToda essa estrutura, já madura, poderá também ser chamada de saco embrionário.\nFormação do óvulo nas Angiospermas.\nAo ser liberado das anteras, o grão de pólen deverá encontrar o estigma de uma flor, processo chamado de polinização. Ao alcançar o estigma, o grão de pólen germina e forma o tubo polínico por onde os seus 2 núcleos migram até chegar ao óvulo.\nOs núcleos entram pela micrópila do óvulo e o núcleo germinativo fecundará a oosfera, enquanto o núcleo vegetativo se unirá aos núcleos polares.\nEsse processo é chamado de dupla fecundação e é importante, pois formará o zigoto (2n) na fecundação da oosfera pelo núcleo espermático, que se desenvolverá em embrião; e formará o endosperma da semente (3n), resultado da união do núcleo vegetativo com os dois núcleos polares.\nA partir da dupla fecundação, uma série de processos fisiológicos ocorre, enquanto o pequeno embrião se desenvolve, levando à hipertrofia do óvulo e, consequentemente, do ovário.\nLogo, as sementes correspondem ao óvulo hipertrofiado e desenvolvido após o processo de fecundação. A hipertrofia do ovário leva à formação dos frutos.\nRepare que nas Angiospermas há formação de um fruto a partir do óvulo das flores, enquanto nas Gimnospermas não há formação de frutos, pois elas não possuem flores ou estrutura ao óvulo. Por isso, as sementes de Gimnospermas são chamadas de sementes nuas. Germinação de sementes\n\nCiclo de vida completo de uma Angiosperma.\n\nAgora que vimos como surge a semente, vamos conhecer como ela se desenvolve até originar uma nova planta.\n\nPodemos então dizer que o desenvolvimento das sementes compreende uma série de processos que levam a alterações fisiológicas e histológicas enquanto estão retidas na planta mãe, e esse desenvolvimento pode ser resumido em três etapas.\n\nVeja cada uma dessas etapas:\n\nHistodiferenciação\nEtapa de formação dos tecidos que irão compor o embrião e o crescimento celular nos tecidos que já estão prontos, porém ainda necessitam expandir. Dentre eles, podemos citar o tegumento, o endosperma e o próprio embrião.\n\nMaturação\nNesta etapa, toda a energia é voltada de fato para a expansão celular, alocação de substâncias necessárias no endosperma, que você verá que é um tecido de reserva nutricional da semente, e maturação do embrião que, neste momento, já sofreu todas as diferenciações necessárias.\n\nDessecação\n