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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition

Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

Diversidad Vegetal





Todas las fotos de flora autóctona que integran esta

presentación han sido tomadas por el Dr. Alfredo Grau.

También presento la propuesta filogenética usada por él para su materia.


• Por más de 3000 millones de años, la superficie

terrestre estuvo sin vida.

• Hoy existen más de 290 mil especies de plantas

vivientes.


EVIDENCIA

MÉTODO

HIPÓTESIS PREFERIDA

ANALISIS FILOGENETICO

¿Cual es la evidencia puedo utilizar para inferir las relaciones filogenéticas?

Las características de las especies que pueden ser definidas en los organismos estudiados. Como requisito tales estructuras deben ser heredables (estén definidos por el genotipo del individuo y no sea variación debida al ambiente)

Caracteres Morfológicos

EVIDENCIA

Caracteres de comportamiento

Caracteres moleculares (secuencias de ADN)


El tema de hoy es Biodiversidad Vegetal. Esto implica el análisis de las relaciones filogenéticas de las plantas, los grupos que conforman el Reino Plantae y su origen y evolución.

Con qué evidencia contamos para analizar la conformación del Reino Plantae y sus grupos hermanos?





LE 29-4Viridiplantae

Streptophyta

Plantae

Red algae Chlorophytes Charophyceans Embryophytes

Ancestral alga


• Las sinapomorfías que sustentan el nodo de plantas verdes + carofíceas son, entre otras:

– A nivel molecular, la producción de unos complejos en forma de rosetas cuando se sintetiza celulosa

– Tienen las mismas enzimas en los peroxisomas

– Similares secuencias de ácidos ribo y desoxirribonucleicos


Evidencia genética

• La comparación de los genes nucleares y de los cloroplastos señalan a las carofíceas como los parientes vivos más cercanos de las plantas terrestres

LE 29-3

10 mm

40 µm

Chara,.

Coleochaete orbicularis,carofícea en forma de disco


• Las carofíceas presentan una capa del polimero esporopolenina que previene la desecación de los cigotos expuestos.

• La acumulación de rasgos que facilitan la supervivencia en la tierra habrían sido la via para la colonización de los ambientes terrestres.


• Luego de que las plantas divergieron de sus

parientes carofíceos desarrollaron muchos rasgos propios


• Los sistemáticos siguen debatiendo los límites

del reino vegetal.

• Hasta que este debate se resuelva, nosotros adoptamos

la definición de plantas como embriófitas.


Cinco rasgos clave caracterizan a las plantas:

Embriones multicelulares dependientes y protegidos por tejidos de la planta madre

Meristemas apicales

Alternancia de generaciones

Esporas en esporangio

Gametangios multicelulares

Meristemaapical delbrote

Hojas endesarrollo

Brote Raíz

Meristema apical

100 µm 100 µm

Meristemas apicales

Mitosis

Alternancia de generaciones

Esporas

Mitosis

Mitosis

Cigoto

Gametas

Organismo haploide multicelular (gametofito)

Organismo diploide multicelular (esporofito)

MEIOSIS FECUNDACION

Esporasproducidas en Esporangios

Gametangiomulticelular

Embrión multicelular,dependiente

Sección longitudinal deSphagnum sporangium (LM)

Esporas

Esporangio

Esporofito

Gametofito

Esporofito y esporangiode Sphagnum (un musgo)

Arquegonio y anteridio Marchantia (hepatica)

Gametofito masculino

Anteridio conGametas

Gametofito femenino

Arquegonio conóvulos

Tejido materno

Embrión

2 µm 10 µm

Invaginacionesde la pared

Célula deTransferenciaplacentaria


• Rasgos derivados adicionales como la cutícula y compuestos secundarios evolucionaron en muchas especies de plantas.

LE 29-6Esporas fosilizadas. Las esporas de las plantas vivientes, son granos únicos, estas encontradas en Oman estan en grupos de cuatro (izq.; uno escondido) y dos (der.).

Tejido de esporofitofosilizado.


• Las plantas terrestres se clasifican informalmente

en base a la presencia o no de haces vasculares.

Alga verde ancestral

Origen de las plantas terrestres(alrededor de 475 ma)

Origen de las plantas vasculares(alrededor de 420 ma)

Origen de las plantas con semillas(alrededor de 360 ma)

Plantas terrestres

Plantas vasculares

Plantas con semillasPlantas sin semillasBriofitas

Liv

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Figure 2. Phylogenetic relationships of 14 Viridiplantae taxa determined by 160 concatenated proteins.

Timme RE, Bachvaroff TR, Delwiche CF (2012) Broad Phylogenomic Sampling and the Sister Lineage of Land Plants. PLoS ONE 7(1): e29696. doi:10.1371/journal.pone.0029696http://journals.plos.org/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0029696


El ciclo de vida de los musgos y otras briofitas está dominado por el estadio gametofítico

• Las briofitas están representadas hoy por tres phyla de pequeñas plantas herbáceas

– Hepáticas, phylum Hepatophyta

– Antoceros, phylum Anthocerophyta

– Musgos, phylum Bryophyta


• El debate acerca de la evolución de las briofitas

continua abierto.

• Los musgos son los parientes más cercanos de las plantas

vasculares.


El gametofito de las briofitas

• En los tres phyla de las briofitas, los gametofitos son más grandes y viven más que los esporofitos.

• Los esporofitos estan presentes solo parte del tiempo

Animation: Moss Life CycleAnimation: Moss Life Cycle


• El gametofito de las briofitas

– Produce anterozooides flagelados en los anteridios

– Óosferas en los arquegonios

– Generalmente forman como alfombras sobre el suelo


El esporofito de las briofitas

– Crece fuera del arquegonio

– Son los más pequeños y simples de todas las plantas que existen

– Consiste de un pie, una seta y el esporangio

Gametoforo delgametofito femenino

Marchantia polymorpha,Una hepatica talosa

Pié

Seta

Esporangio

500 µm

Esporofito de Marchantia (LM)

Plagiochiladeltoidea, otrahepática

LE 29-9c

An Anthroceroshornwort species

Sporophyte

Gametophyte

LE 29-9d

Polytrichumcommune,musgo

Esporofito

Gametofito


Los helechos y otras plantas vasculares sin semillas formaron los primeros bosques

• Las Briofitas fueron la vegetación dominante durante los primeros 100 millones de años de evolución de las plantas

• Las plantas vasculares comienzan a diversificarse durante el Carbonifero

• Las plantas vasculares dominan la mayoría de los paisajes actuales


• Las primeras plantas fósiles datan de hace 420 millones de años.

• Eran plantas delgadas y pequeñas, con esporofitos ramificados

• Carecían de los rasgos derivados de las plantas actuales


Ciclos de vida con esporofito dominante

• Los esporofitos de las plantas vasculares sin semillas son la generación más grande

• Los gametofitos son pequeñas plantitas que crecen sobre o debajo del suelo

Animation: Fern Life CycleAnimation: Fern Life Cycle

Espora

Sperm

Anteridio

Egg

Haploid (n) Diploid (2n)

Key

Gametofitojoven

Soro

Esporangio

MEIOSIS

FECUNDACION

Arquegonio

Cigoto

Nuevoesporofito

Esporofitomaduro

Esporangio

Gametofito

Fiddlehead


• Las plantas vasculares presentan xilema y floema

• Xilema: conduce agua y minerales desde la raíz hacia el resto de la planta. Está compuesta por células muertas.

• Floema: compuesto de células vivas, distribuye azúcares, amino ácidos y otros compuestos orgánicos.


Raíces

• Las raíces son órganos de anclaje en las plantas vasculares

• Permiten a las plantas absorber agua y nutrientes del suelo

• Se cree que evolucionaron de tallos subterraneos


Las hojas

• Son órganos que incrementan el área de captura de la energía solar, además de participar en la transpiración y respiración de las plantas.


• Las hojas pueden ser de dos tipos:

– Microfilas, hojas con una sola vena

– Megafilas, con un amplio y ramificado sistema vascular

• Aparentemente, las micrófilas surgieron primero

Tejido vascular

Micrófilas

Megáfilas


Esporofilos y variación de las esporas

• Los esporofilos son hojas modificadas con esporangios

• La mayoria de las plantas vasculares sin semillas son homosporadas, produciendo un tipo de espora que se desarrolla en un gametofito bisexual

• Todas las plantas con semillas y algunas sin semillas son heterosporadas, teniendo dos tipos de esporas que originan gametofitos femeninos y masculinos


Plantas vasculares sin semillas

• Hay dos phyla de estas plantas:

– Lycophyta incluye licopodios y selaginelas

– Pterophyta incluye helechos, equisetales.

Selaginella apoda,

Isoetesgunnii,Un helecho juncal

Psilotumnudum, Un helecho en cepillo

Equisetumarvense, helecho colade caballo

Tallo vegetativo

Estróbilo enEl tallo fértil

LE 29-14f

Athyrium filix-femina





LE 30-12ba

Orchid(Lemboglossumrossii)

MonocotCharacteristics

One cotyledon

Embryos

Two cotyledons

EudicotCharacteristics

Californiapoppy(Eschscholziacalifornia)

EUDICOTSMONOCOTS





LE 30-12bb

Pygmy date palm (Phoenix roebelenii)

Veins usuallyparallel

Vascular tissuescattered

Stems

Pyrenean oak(Quercuspyrenaica)

EUDICOTSMONOCOTS

Leafvenation

Vascular tissueusually arranged

in ring

Veins usuallynetlike





LE 30-12bc

Dog rose (Rosa canina), a wild roseRoot system

usually fibrous(no main root)

Roots

Lily (Lilium“Enchantment”)

EUDICOTSMONOCOTS

Taproot (main root) usually present





LE 30-12bd

Barley (Hordeum vulgare), a grass

Floral organsusually in

multiples of three

Pollen

Zucchini (CucurbitaPepo), female(left), andmale flowers

EUDICOTSMONOCOTS

Pollen grain withthree openings

Stigma

Ovary

Anther

Filament

Floral organs usuallyin multiples of

four or five

Pollen grain withone opening

Flowers

Pea (Lathyrusnervosus, LordAnson’sblue pea), a legume

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