Biodiversidade e Ambiente Imaloucao/Aula 16BA.pdf · 11-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Figure 1 Model for SRK-mediated self- incompatibility in Brassica, stemming from

11-05Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006

Biodiversidade e Ambiente I

Capt V - Angiospérmicas: estrutura,diversidade funcional e morfológica


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


Tipo de formas de crescimento deangiospérmicas extantes

Árvores tropicais ? Arbustos xéricos ? Herbáceas ruderais ?

Recrutamento de sementesActividades fotossintéticasMorfologia das folhasFormas de crescimento


Folhas das angiospérmicas


Tipo de formas de crescimento deangiospérmicas extantes

Aquáticas ? Terrestres ?

Exploração de habitats aquáticosRegulação da fotossínteseRegulação do fitocromo Germinação em baixa intensidade luminosa

Aquáticas

Maior diversificação


Factores de diversificação

AbióticosClima - Variações de CO2,temperaturaGeologia - movimentos continentes,orogenia

BióticosDinossaurosInsectos

Substâncias anti-herbivoriaPolinização


Surridge C. Nature 432, 161 (11 November 2004)

1790, Die Metamorphose der Pflanzen(The Metamorphosis of Plants), thepoet and philosopher Johann Wolfgangvon Goethe

O que são Flores ?

Folhas modificadas !

Função: Protecção

AtracçãoCôr

Odor


Controlo genético da floração

Meristem


Complexes ofMADS-box proteinsare sufficient toconvert leaves intofloral organsHonma & Goto (2001).Nature 409: 525-529

Classe E:SEPPALATAgenes

Classe A, B, Ce E genes

ABC Model


Base química da côr das flores

Flavonóides Carotenóides Clorofilas Quinonas Alcalóides

Ciânicas

Laranja /vermelho

Azul

Amarelo/branco Amarelo

Laranja /vermelho

Verde Amarelo

Vermelho

Amarelo

Vermelho+

Púrpura

Antocianinas Betaxantinas,Betacianinas


Os cromóforos das angiospérmicas:as antocianinas

Côr básica

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

Vermelho alaranjado Magenta

Malva


Tipos de polinização

• Anemófila• Hidrófila• Zoófila - entomófila


Flores Magnoliaceae

Não há especialização paraexplorar polinizadores

Liriodendron tulipifera

Magnolia grandiflora



Echium


Polinização entomófila

Paulownia tomentosa


Catalpa speciosa

Impatiens capensis


Hydrangea arborescens

Cornus florida

Leucanthemum vulgareEchinaceae purpurea


Erythrina crista-galli Monarda didyma

Polinização ornitófila



Sterilitzia


Tibouchina urvilliana


Tropaelum majus

H

Apigeninidin


A vantagem de crómoforos comomoléculas reactivas

Ipomopsis aggregataA cor vermelha mantem-se até início de Agosto e posteriormentepassa a branca mudando o tipo de polinizador, ou seja de ave paralepidóptero


Escrofulariaceae


Arisaema triphyllum

Odôr fecal

EspádiceEspata

Floresmasculinas

Floresfemininas

Secreção oleosaimpede a saída


Amorphophallus titanum

A importância do odôr


Os animais como agentes primáriosna 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


O síndroma planta-polinizador ea divergência genética

Mimulus lewisii

Mimulus cardinalisi

F1

F2

F2

F2

F2

F2


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 darecompensa

• Tanto os custos como os benefícios afectam a reprodução ea sobrevivência

• Beneficios e custos tendem a ser dependentes da densidadepopulacional

• Feedback positivos entre mutualistas• Feedback negativos para assegurar a estabilidade


Yucca filamentosa

Polinização por lepidópteros


Simbiosemutualista

Ficus (Figueira)Blastophaga (vespídeo)


Mecanismos deautoincompatibilidade

• 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)


Figure 1 Model for SRK-mediated self-incompatibility in Brassica, stemming fromthe work of Takasaki et al.1. A pollen grainfrom a plant with S1S3 genotype carries twodifferent S haplotype determinants, SCR 1and SCR3, in the pollen coat. When thispollen grain makes contact with the stigmaof a plant with S1S 2 genotype, both pollendeterminants are released and taken into thewall of a papillar cell (the epidermal cell ofthe stigma). There, SCR 1 interacts with theextracellular domain of SRK1, setting off acascade of biochemical reactions (of whichphosphorylation of ARC1 is the only oneknown). The end result is inhibition ofpollen germination. Although SRK1 isshown as a dimer, this may not be its activeform. SCR1 is probably (but not certainly)the ligand of SRK 1. Possible interactionsbetween SRK and SLG, as proposed byTakasaki et al., are not shown.

TEH-HUI KAO1 AND ANDREW G. MCCUBBINNature 403, 840 - 841 (24 February 2000)



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


Reprodução assexuada


O Metabolismo Secundário

Via terpenóide

Via fenólica, via N


Angiospérmicas e seus produtos


Plantas usadas em medicina

Echinacea purpurea Hypericum perfuratumGinkgo biloba


GIMNOSPÉRMICASE FETOS

LENHOSAS

HERBÁCEAS

Evolução dostóxicos nas

plantassuperiores


Terpenos Fenóis

Flavonóides

Alcalóides

Isopreno

Limoneno

Borracha

Baunilha

Lenhina

CianidinaQuercitina

Teobromina Cafeina

Efedrina Nicotina

quininamorfina

codeinaHeroina

Cocaina


As classes de flavonóides maisimportantes


Produtos vegetais tóxicos e deanti-herbivoria

Grupos químicos Descrição Papel defensivo

Celulose hidrato de carbononecessita flora intestinal

para digestão

Hemicelulose hidrato de carbononecessita flora intestinal

para digestão

Lenhinas polímeros fenólicosliga-se a proteinas e

hidratos de carbono

Taninos polímeros fenólicos liga-se a proteinas

Sílica cristais inorgânicosindigesto

Alcalóides compostos azotadosalguns páram a produção

de DNA e RNA

Aminoácidos tóxicos análogos de aminoácidoscompetem com

aminoácidos e proteinas

Cianogénicos glicósidos que libertam HCNpáram a respiração

mitocondrial

Glucosinatos sais de N e K desordens endócrinas

Proteinases inibidoras proteinas ou péptidosligam-se a centros activos

de enzimas

Terpenóiodes polímeros alguns páram a respiração

Reduzem

quantitativamente a

digestibilidade

Toxinas qualitativas


Produtos secundários


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 grandediversificação

• A adaptação das plantas e sua diversificação em termos de hibridação,desenvolvimento de produtos secundários


Referências

• Raven, Biology of Plants - Introduction andEvolution of Angiosperms. Capt. 19, Cap.20.

• Graham - Capt 21

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