Reproducción de las Plantas

Reproducción Asexual o Vegetativa

La reproducción asexual o vegetativa consiste en la obtención de un vegetal genéticamente idéntico a la planta original, a partir de un trozo de esta. No intervienen células especializadas, sino un conjunto de células (yemas) capaces de dividirse mitóticamente y diferenciarse en otros tipos celulares. Estas células se denominan células embrionarias. Este tipo de reproducción es muy útil para la agricultura. Cuando una planta es idónea como cultivo, es deseable que sus características se transmitan de generación en generación, de modo que todos los descendientes sean genéticamente idénticos. Sin embargo, este método no facilita la variabilidad genética, por lo cual, ante un cambio adverso en el ambiente, puede dificultar su desarrollo.

Estructuras Implicadas en la Reproducción Asexual

Las estructuras vegetales con mayor capacidad para formar una nueva planta son las siguientes:

• Rizomas: Tallos subterráneos de crecimiento horizontal, de los cuales parten yemas capaces de reproducirse mitóticamente y diferenciarse. A partir de estas yemas, se puede originar un nuevo individuo. Los rizomas son más o menos engrosados y almacenan sustancias de reserva como el almidón. Los lirios y los bambúes se reproducen por rizomas.
• Bulbos: Tallos subterráneos con yemas constituidas por hojas engrosadas debido a que almacenan sustancias de reserva. Los más conocidos son de forma globosa, como los de las cebollas y el ajo.
• Estolones: Tallos horizontales que crecen a ras del suelo. Se caracterizan por tener largos entrenudos en los que se desarrollan yemas. Estas originan nuevos brotes que enraízan en el suelo muy fácilmente cuando entran en contacto con él. Las fresas poseen este tipo de reproducción. Poseen yemas que, hacia el suelo, originan la raíz, y en sentido contrario, el tallo y las hojas.
• Tubérculos: Tallos subterráneos muy engrosados por ser órganos de almacenamiento de sustancias de reserva. Desarrollan varias yemas capaces de independizarse de la planta original y producir una nueva. La patata es el tubérculo más común.

Aplicaciones de la Reproducción Asexual en la Agricultura

Con el objeto de mejorar cultivos y plantas, tanto hortícolas como ornamentales, se utilizan técnicas de reproducción asexual. La mayoría de las plantas de interior y algunos árboles, como el geranio y el jazmín, se reproducen mediante fragmentos con yemas, denominados esquejes. Al cortar un tallo, en el lugar del corte, las células indiferenciadas se dividen formando el callo, zona a partir de la cual se originan numerosas raíces adventicias. Se suelen utilizar hormonas vegetales. Injertar una ramita o brote de una planta en el tallo de otra, que se utiliza como pie, permite aprovechar las cualidades de diferentes especies o variedades usando una sola planta. Solo se realiza entre plantas jóvenes. Para que el injerto tenga éxito, las plantas utilizadas deben ser afines.

Reproducción Sexual de las Plantas

La reproducción sexual implica la existencia de dos gametos, procedentes de uno o dos organismos diferentes llamados gametofitos. Los gametos se fusionan y, tras varias divisiones sucesivas y un proceso de diferenciación celular, originan un nuevo individuo denominado esporofito. Hay una alternancia entre un individuo diploide (esporofito) y otro haploide (gametofito). Se pueden dar dos situaciones: que uno esté más desarrollado que el otro, y por ello, el otro dependa del más desarrollado, o que ambos sean independientes. Al haber meiosis, se produce una variabilidad genética sobre la que puede actuar la selección natural, que determinará el desarrollo o extinción de la especie. Los órganos donde se forman los gametos se llaman gametangios y están localizados en el gametofito, la fase haploide del ciclo biológico de las plantas. Los gametangios masculino y femenino reciben el nombre de anteridios y arquegonios, respectivamente. También se les denomina núcleos espermáticos en plantas inferiores, no vasculares, y en ciertas gimnospermas. Los gametos masculinos se denominan anterozoides, y los femeninos, oosferas. Las esporas son las células haploides formadas mediante meiosis a partir del esporofito. Son estructuras reproductoras que darán lugar a un nuevo gametofito cuando las condiciones ambientales lo permitan. La principal ventaja de la reproducción sexual es que permite la variabilidad genética, lo que hace posible que, en una misma población, existan organismos con diferentes características.

Reproducción de las Plantas sin Semilla

Reproducción de las Briofitas/Hepáticas

El esporofito vive sobre y a expensas del gametofito, que está más desarrollado. El esporofito, visible durante todo el año, es diploide y tiene un filamento que termina en el esporangio. Este tiene forma de cápsula (cofia) con una tapadera (opérculo). Dentro de esta, se realiza la meiosis de las células sexuales. Cuando las esporas están formadas, la cofia se desintegra o el opérculo se abre, y mediante el viento o el agua, las esporas llegan a un lugar adecuado y germinan, formando el gametofito, cuya configuración cromosómica es haploide, y puede ser masculino o femenino. Para que tenga lugar la fecundación, uno de los anterozoides flagelados se desplaza nadando desde el anteridio hasta el arquegonio, mediante gotas de agua de lluvia o cualquier tipo de medio húmedo. El arquegonio secreta sacarosa para atraer y guiar las células espermáticas. El cigoto diploide, formado en la fecundación, se divide repetidamente por mitosis hasta formar un embrión. Este se desarrolla y se transforma en el esporofito, que crece sobre el gametofito femenino. Las esporas se forman en la cápsula por meiosis. Por eso, a partir de un esporofito diploide se originan esporas haploides. Más tarde, germinan y forman un filamento, llamado protonema, que se desarrolla hasta producir un gametofito. La fase haploide, o gametofito, se considera la generación dominante del ciclo de los briofitas porque es capaz de vivir independiente del esporofito, lo que no puede hacer este último.

Reproducción en Pteridofitas

Estructura tipo cormo. Se distinguen gametofito y esporofito. En este caso, el individuo predominante es el esporofito, y el gametofito es independiente y muy pequeño, pudiendo haber solo uno, ya sea masculino o femenino. Tiene un tallo subterráneo, llamado rizoma, del que parten, hacia el suelo, las raíces, y hacia el lado contrario, unas hojas, llamadas frondes, en cuyo envés hay estructuras denominadas soros, en los que se localizan los esporangios. A partir de las esporas se origina el gametofito, el cual tiene dos polos: en uno, el anteridio, que forma los anterozoides que van al arquegonio; en el otro, el arquegonio, en el cual se encuentra la oosfera. La fecundación se produce mediante agua. Cuando se ha producido la fecundación, mediante divisiones mitóticas y diferenciación, aparece un nuevo individuo.

Reproducción de las Plantas con Semillas (Fanerógamas)

Tienen estructura tipo cormo. La semilla permitió que no se dependiera del agua para la fecundación; además, recubre y protege al embrión y les permitió extenderse por toda la tierra. También hay un esporofito desarrollado y un gametofito que vive a expensas del otro. Además, hay uno masculino y otro femenino. Se da en angiospermas y gimnospermas.

Reproducción en Angiospermas

La función de reproducción se realiza en la flor, ya que en esta se encuentran los órganos sexuales. Las plantas pueden ser unisexuales (masculinas o femeninas) o hermafroditas (ambos). Una flor consta de un pedúnculo floral (filamento) que une la flor al tallo. Este se ensancha y forma el receptáculo floral, donde van insertadas todas las piezas de forma helicoidal. Estas piezas se denominan verticilos, donde, de fuera a dentro, se distinguen:

• Cáliz: Verticilo formado por hojas modificadas (sépalos), de color verde generalmente, con función protectora del resto de verticilos.
• Corola: Hojas más modificadas con respecto al cáliz, de colores vistosos, de número y forma variable, llamadas pétalos. Tienen función protectora de los órganos sexuales y atraen insectos mediante su color vistoso y los nectarios, que producen néctar, una sustancia azucarada.
• Androceo: Órgano sexual masculino. Sus hojas están muy modificadas con respecto a la corola. Su número, forma y distribución son variables, y se denominan estambres.
• Gineceo: Órgano sexual femenino. Consta de hojas muy modificadas con respecto al androceo, denominadas carpelos. Puede estar formado por uno, dos o tres carpelos, unidos formando una estructura a modo de botella. Puede estar hundido, en medio o encima del receptáculo floral. Se distinguen tres partes: estigma, estilo y ovario.

El conjunto de cáliz y corola se denomina perianto. Puede haber cáliz y no corola, o viceversa, o ninguna de las dos (flor desnuda). Tiene función protectora.

Cada estambre consta de un filamento que termina en una parte ensanchada, denominada antera, dividida en dos unidades, denominadas tecas. En el interior de cada teca hay dos sacos polínicos repletos de células madre que forman y dan lugar al grano de polen, capaces de dividirse mitóticamente, formados a partir de las células madre del grano de polen (2n), denominadas microsporocitos. A partir de una célula madre (2n) se obtienen cuatro (n) denominadas microsporas, que se dividen mitóticamente y dan lugar al grano de polen, tras un proceso de maduración y restructuración. El grano de polen está formado por dos células, y en ocasiones pierden la membrana plasmática, quedando solo los núcleos protegidos por dos capas: la interna o intina, y la externa o exina. A uno de los núcleos se le llama núcleo generativo (n) y al otro, núcleo vegetativo (n). El núcleo generativo da lugar a los gametos masculinos (anterozoides), y el núcleo vegetativo tiene un papel importante en la fecundación: se encarga de la formación del tubo polínico. El grano de polen es el gametofito masculino.

El estilo es la parte tubular que se extiende desde el estigma y conecta el estigma con el ovario. El estigma es la abertura, y el ovario es la parte más ensanchada, y en ella se localiza el óvulo. El interior del óvulo está dividido en dos cavidades que contienen los óvulos. Los óvulos están unidos al ovario por el funículo. La zona en la que se unen se denomina placenta. El gametofito femenino se desarrolla dentro del óvulo. El óvulo es una estructura formada por una masa de células, rodeada de células llamadas nucela, y dos tegumentos: primina (exterior) y secundina (interna), que dejan un orificio llamado micropilo. Dentro de la nucela se encuentra la célula madre, denominada megasporocito (2n), o saco embrionario. Este megasporocito se divide meioticamente, formando cuatro células (n), llamadas megasporas. Tres de ellas se desintegran, y la que queda se divide mitóticamente y sufre una reconstrucción, dando lugar al saco embrionario, que consta de ocho células: tres orientadas hacia el micropilo, otras tres enfrentadas, y dos en el núcleo. Estas dos últimas, sin membrana, se denominan núcleos secundarios y se unen formando un núcleo diploide. La célula central orientada hacia el micropilo es la oosfera (gameto femenino), y las otras dos que le acompañan, sinérgidas. Las tres del polo opuesto se llaman antípodas. La inflorescencia se refiere a cómo las flores se agrupan en una misma zona.

La Polinización

Puede ser:

• Cruzada: Acto en virtud del cual el grano de polen es transportado desde los estambres (androceo) de una flor al estigma (gineceo) de otra flor. Por lo cual, hay variabilidad genética y se favorece el desarrollo de la especie.
• Autopolinización: No es muy frecuente, porque no produce variabilidad genética. Por lo cual, mediante adaptaciones fisiológicas o morfológicas, como diferente tamaño y diferente periodo de maduración, se evita este tipo de polinización.

También se puede clasificar en:

• Anemógama/Anemófila: Llevada a cabo por el viento.
• Zoógama/Zoófila: Llevada a cabo por animales, los más frecuentes, insectos (entomógama/entomófila), como avispas y abejas, que tienen mucha importancia ecológica y, actualmente, están en peligro de extinción debido a la contaminación. También se realiza por pájaros y murciélagos.
• Hidrofilia: El vehículo de transporte de una flor a otra es el agua. Se da solo en plantas acuáticas.

La Fecundación en Angiospermas

Cuando el grano de polen alcanza el estigma, comienza un proceso denominado germinación del grano de polen: primero se rompe la exina y la intina gracias a la sacarosa y el agua; el citoplasma comienza a proyectarse formando el tubo polínico. Por el interior del tubo polínico va el núcleo vegetativo, que se divide mitóticamente y ayuda en la formación de este. El núcleo generativo se divide mitóticamente formando los gametos masculinos o anterozoides, que van tras el núcleo vegetativo. El tubo polínico llega hasta el micropilo del ovario, para que pueda llegar al saco embrionario y se pueda realizar la fecundación. Un anterozoide (n) se une a la oosfera (n), formando la célula huevo o cigoto (2n), que, mediante sucesivas divisiones mitóticas y diferenciación de tejidos, forma el embrión. El otro anterozoide (n) se une con los núcleos secundarios (2n), que se dividen mitóticamente dando lugar a una estructura denominada albumen (3n). Por ello, se dice que la fecundación es doble, debido a que hay dos gametos.

Desarrollo Embrionario

El óvulo fecundado formará la semilla, y el fruto se forma a partir del tejido de la planta. El fruto tiene dos cubiertas: testa o tegumento externo, procedente de la capa externa del ovario; y tegumento interno o tegmen, procedente de la capa interna del ovario. El tejido que envuelve el embrión se denomina albumen o endospermo (3n) y es de tipo nutritivo. La parte inferior del embrión se denomina radícula, que dará lugar a la raíz primaria de la nueva planta. Los cotiledones son hojas que almacenan sustancias de reserva hasta que la nueva planta origina sus hojas y puede realizar la fotosíntesis. Se clasifican en monocotiledóneas y dicotiledóneas. La gémula es una yema formada por tejido meristemático, que producirá el crecimiento de la nueva planta. En algunas plantas, el albumen se incorpora a los cotiledones, por lo que están muy desarrollados, como en el caso de las leguminosas. En otras, están muy poco desarrollados, ya que el albumen no se incorpora a los cotiledones, como en el caso de las gramíneas. Al terminar la fecundación, el resto de verticilos se marchitan y caen, aunque, en ocasiones, pueden permanecer los sépalos, que forman parte del fruto. El fruto es una estructura formada a partir del ovario. La semilla se forma a partir de la célula huevo o cigoto.

Formación del Fruto

La pared del ovario crece y absorbe nutrientes para formar el fruto. En la mayoría de las plantas, las semillas y frutos se originan solo si la flor es polinizada y fertilizada. Sin embargo, en determinadas especies, rociando las flores con auxinas y giberelinas, se forman frutos sin semillas. Es el caso de algunos frutos cultivados, como plátanos, piñas, etc.

Dispersión de Frutos y Semillas

La dispersión de frutos y semillas es necesaria para que puedan propagarse a lo largo de la tierra. Se puede realizar por el viento (anemocoria): son semillas ligeras, con expansiones laminares para que puedan mantenerse en suspensión. También se puede realizar por animales (zoocoria): son frutos y semillas carnosos. Los animales se comen el fruto y la semilla, pero, al no tener las enzimas para digerir la semilla, esta sale en las heces, en el proceso de la defecación. También se puede enganchar al cuerpo por pinchos, ganchos o sustancias pegajosas. Se puede realizar por agua (hidrocoria): se da en plantas acuáticas; tienen vesículas que les permiten flotar y dispersarse. También puede ser autocoria, cuando el fruto, estando totalmente maduro, explota y las semillas salen dispersadas, como en el caso de los guisantes.

Germinación de la Semilla

El inicio de la germinación de las plantas depende de la cantidad de agua almacenada. Durante el periodo de letargo, las semillas pierden agua hasta el límite del 5%. El agua provoca que pasen de estado latente a estado activo. Actualmente, para germinar, la mayoría necesita agua, oxígeno y, algunas de ellas, condiciones especiales de luz y temperatura. La germinación de las semillas está asociada con un incremento de las giberelinas, que inducen la secreción de varias enzimas. Estas enzimas rompen el almidón y otras sustancias de reserva que se encuentran en el endospermo, transformándolas en nutrientes asimilables por el embrión. El embrión se nutre de estas sustancias hasta que es capaz de realizar la fotosíntesis.

El Ciclo Vital de las Plantas Gimnospermas

Pertenecen a las espermatofitas o fanerógamas. Dentro de las gimnospermas están los pinos, los cedros, los abetos, los cipreses y las araucarias. Poseen flores unisexuales (masculinas o femeninas) en el mismo individuo. Son poco atractivas, carecen de perianto (cáliz y corola), son flores primitivas. Se clasifican en conos masculinos y femeninos.

• Conos femeninos o piñas: Están más altas que los conos masculinos para evitar la autofecundación. Están constituidas por el gineceo. Hay inflorescencia. Alrededor del eje se disponen helicoidalmente las brácteas. En la axila de cada bráctea existe una escama, llamada ovulífera. En la cara superior se encuentran los óvulos al descubierto. El resto es semejante al de las angiospermas. En la piña se origina, por meiosis, una macrospora haploide (n). La macrospora se divide por mitosis y origina el gametofito femenino, en cuyo interior se diferencia el arquegonio, la estructura donde se forma el gameto femenino, la oosfera.
• Conos masculinos: Constituidos por el androceo. Son de forma variada. Los estambres tienen forma de escama y se reúnen en forma cónica u ovoide. Cada estambre lleva en su base dos sacos polínicos, en cuyo interior está la célula madre del grano de polen, que forma el grano de polen de manera similar a las angiospermas. Al madurar, llegan al suelo y germinan.

La polinización suele ser anemógama. El tubo polínico es mucho más pequeño con respecto al de las angiospermas. Solo un núcleo espermático se unirá a la oosfera en la fecundación, dando lugar a la célula huevo o cigoto; el otro núcleo espermático degenerará. Se forma el endospermo a partir de los núcleos polares (2n). El resto de los procesos que forman la semilla son iguales, pero, al no haber perianto, no se formará fruto. La semilla desarrolla de tres a cinco cotiledones.