UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLEŞI MEDICINĂ VETERINARĂ “I. I. de la BRAD” IAŞI

Student: Nistor Marius GheorghițăHorticultură

An I

BOTANICĂ

(SUPORT DE STUDIU I.D.)MODULUL I - MORFOLOGIA ŞI ANATOMIA PLANTELOR

Lucrare de verificare nr. 1(se va transmite pe adresa disciplinei, în format electronic sau prin poştă, până

la sfârşitul celei de-a IV-a săptămâni din semestrul I)

1. Arătaţi ce asemănări şi deosebiri structurale şi funcţionale există între condriozomi şi plastide. (4 puncte)

Asemanari-prezente în celulele eucariote vegetale;-atât condriozomii cât și plastidele au membrană dublă externă, stroma (subs. fundamentală), lamele rezultate prin invaginarea foiţei interne a membranei.

Deosebiri- dimensiuniea condriozomilor (0.2 - 2 microni) este mult mai mică decât a plastidelor (1-4 / 4-10 microni);- plastidele, din punct de vedere structural, mai au în plus față de condriozomi grana constituită din formaţiuni discoidale suprapuse, ce conţin pigmenţii fotosintetici;- din punct de vedere al funcției pe care o îndeplinește, condriozomii au rolul de a produce energie necesară tuturor proceselor vitale din celulă, prin descompunerea substratului nutritiv, pe când plastidele au rolul de a desfășura funcția de fotosinteză.

2. Precizaţi care este semnificaţia biologică pe care o are reducerea numărului de cromozomi în timpul meiozei (informaţii mai detaliate asupra acestor aspecte pot fi găsite în cursul elaborat de către Zanoschi & Toma 1990 - vezi bibliografia) (6 puncte)

Meioza este tipul de diviziune celulară care permite formarea celulelor reproducătoare. Ea se desfășoară în organele reproducătoare, în celulele somatice, și se finalizează cu formarea celulelor reproducătoare asexuate (spori) sau sexuate (gameți). Meioza se desfășoară în două faze: o primă fază reducțională urmată de o fază ecvațională (sau ecuațională).

Etapa reducțională sau meioza I

Din celula-mamă (ce contine 2n cromozomi bicromatidieni) rezultă două celule haploide (cu n cromozomi bicromatidieni), numărul cromozomilor devenind jumătate din cel al celulei-mamă. Etapa reducțională constă din patru faze: profaza, metafaza, anafaza, respectiv telofaza.

Profaza: devin vizibili cromozomii prin condensarea cromatinei. Cromozomii omologi se apropie și se asociaza formând perechi de cromozomi omologi numite bivalenți. Deoarece fiecare pereche de cromozomi omologi are patru cromatide, aceste structuri se numesc și tetrade cromatidiene. Asocierea cromozomilor perechi face posibil schimbul reciproc de material genetic între cromozomii omologi la nivelul chiasmelor, schimb numit

recombinare intracromozomală sau crossing-over. De asemenea, se dezorganizează membrana nucleară și se formează fusul de diviziune.

Profaza I are următoarele subfaze: leptoten, zigoten, pachiten, diploten și diakineză. Metafaza: cromozomii bicromatidieni dispuși în tetrade sau bivalenți formează placa

metafazică. Anafaza: se produce numai separarea cromozomilor perechi, nu și separarea cromatidelor,

și începe migrarea lor spre polii fusului de diviziune. Astfel, fiecare cromozomi bicromatidian dintr-o pereche migrează către unul din poli. Migrarea cromozomilor este aleatorie: fiecare din cromozomii de origine maternă sau paternă va migra spre unul din poli, în mod independent de migrarea celorlalți cromozomi. Astfel, la fiecare din poli se vor regăsi câte 23 de cromozomi bicromatidieni, câte unul din fiecare pereche, cu origine fie maternă, fie paternă. Acest proces, ce asociază fenomenele de împerechere, schimb și apoi separare, este denumit recombinare genetică intercromozomică sau, popular, „dansul cromozomilor”.

Telofaza: în telofază cromozomii migrează spre poli, se despiralizează și se pregătesc de interfază, iar nucleul se reface progresiv.

Etapa ecvațională sau meioza II

Etapa ecvațională (ecuațională) sau diviziunea homeotipică este mai puțin spectaculoasă și se desfășoară ca o mitoză obișnuită, concomitent în cele două diade. Și la această diviziune se deosebesc patru faze: profaza II, metafaza II, anafaza II și telofaza II. Profaza II. După scurta interfază în care cromozomii și-au pierdut individualitatea,

aceștia încep să se individualizeze iarăși în citoplasmă căpătînd, în general, aspectul de X sau Y. Urmează apoi apariția fusului de diviziune și dispariția membranei nucleare.

Metafaza II. Cromozomii bicromatidieni se asociază, la nivelul kinetocorilor, cu fibrele fusului de diviziune și migrează în regiunea ecuatorială a fusului de diviziune.

Anafaza II. În această fază cromozomii din placa ecuatoriala se scindează în cele două cromatide, care devin cromozomii fii și care se deplasează către polii celulei.

Telofaza II. Ajunși la poli, cromozomii suferă un proces de despiralizare și își pierd individualitatea. Se formează patru nuclei haploizi care, înconjurați de citoplasmă și, ulterior, de pereții celulari, devin patru celule haploide care alcătuiesc ceea ce se cheamă „tetrade”. Acestea vor forma gameții fără alte diviziuni, cum este cazul la animalele metazoare, sau vor suferi alte diviziuni mitotice pentru a se forma gameții, cum este cazul la plantele superioare.

Importanța meiozei

Importanța meiozei constă în faptul că permite menținerea unui număr identic de cromozomi la descendenți comparativ cu părinții, deci permite păstrarea numărului de cromozomi caracteristici speciei de-a lungul generațiilor.

Diviziunea meiotică este un proces obligatoriu și necesar organismelor care se înmulțesc pe cale sexuală.

Lucrare de verificare nr. 2(se va transmite pe adresa disciplinei, în format electronic sau prin poştă, până

la sfârşitul celei de-a VII-a săptămâni din semestrul I)

1. Identificaţi funcţiile îndeplinite de diferitele categorii de ţesuturi în corpul plantelor.(3 puncte);

Ţesuturile meristematice - au rolul de a da naştere, continuu, la noi celule, din care se vor forma toate celelalte categorii de ţesuturi ale plantelor;Ţesuturile definitive - Sunt formate din celule incapabile de diviziune, diferenţiate şi specializate pentru îndeplinirea diferitelor funcţii în corpul plantelor;Ţesuturile de apărare - au rolul de a proteja planta impotriva agenţilor dăunători externi: temperaturi excesive, insolaţie, leziuni mecanice, animale, agenţi microbiologici etc.;Ţesuturile trofice - îndeplinesc funcţii legate de nutriţie (absorbţia sevei brute, asimilaţia clorofiliană, depozitarea apei, aerului sau substanţelor de rezerva).Ţesuturile conducătoare -au rolul de a conduce seva bruta şi a celei elaborate în corpul plantelorŢesuturile mecanice - Au rolul de a asigura rezistenţa mecanică a organelor plantelor şi sunt alcătuite din celule cu pereţi puternic îngroşaţi, cu celuloză sau ligninăŢesuturile şi celulele secretoare şi excretoare - Au rolul de a produce diferite substanţe (uleiuri eterice, răşini, balsamuri, nectar, apă, latexuri, taninuri, mucilagii etc), care rămân în interiorul organelor plantelor sau sunt eliminate înafară.

2. Prezentaţi schematic structura ţesuturilor implicate în nutriţia plantelor (absorbţia şi transportul sevei brute; fotosinteza; transportul sevei elaborate) şi legătura funcţională dintre acestea.

(5 puncte)

3. Arătaţi ce asemănări şi deosebiri există între ţesutul conducător lemnos şi cel liberian.(2 puncte)

Asemanari:-atât țesutul conducator lemnos cât și cel liberian asigură circulația sevelor brută și elaborată în corpul plantelor;-elementul comun a celor două tipuri de țesuturi îl reprezintă fascicolele conducătoare, fiind grupate mai multe la un loc, care pot fi simple (lemnoase, liberiene - specifice rădăcinii) sau mixte (libero-lemnoase - specifice tuplinii, frunzelor etc.);-ambele au fibre cu rol mecanic pentru protejarea plantei (fibrele lemnoase - fibrele liberiene)

Deosebiri:- țesutul conducator lemnos, în comparație cu cel liberian, conduce seva brută (apa și sărurile minerale) de la rădăcină la frunze, pe când cel liberian conduce seva elaborată, prin fotosinteză, de la nivelul frunzelor spre celelalte organe ale plantelor.

Lucrare de verificare nr. 3(se va transmite pe adresa disciplinei, în format electronic sau prin poştă, până

la sfârşitul celei de-a X-a săptămâni din semestrul I)

1. Descrieţi pe scurt (text + scheme) deosebirile dintre rădăcină şi tulpină, în privinţa structurii primare. (5 puncte)

Din punct de vedere structural, deosebirile dintre rădăcină și tulpină pot fi:

- În tulpină, fasciculele lemnoase și cele liberiene nu sunt așezate alternative ca la rădăcină, ci formeaza fascicule commune liber-lemnoase;

- Tulpina are scoarța secundară și suberul sunt mai groase față de rădăcina;

- La unele plante (la cereale, cucuta etc.) parenchimul medular (maduva) se resoarbe, iar tulpina devine goala.

- Rădăcina are geotropism pozitiv (crește în același sens în care activează forța de gravitație), pe când tulpina are geotropism negative

Din punct de vedere embrionar, putem identifica o singura deosebire:

- În urma germinării unei semințe din tigelă și gemula embrionului se naște tulpina; rădăcina ia naștere din radicula embrionului – rădăcina embrionară normală; pe lângă rădăcina normală, la multe plante se formează rădăcini pe tulpini, frunze sau muguri, numite rădăcini adventive.

Din punct de vedere al rolului sau funcțiilor pe care o au, deosebirile pot fi:

- Rădăcina fixează și susține planta, pe când tulpina susține frunzele, florile, fructe etc.;

- Rădăcina absoarbe din sol apa cu săruri minerale, pe când tulpina conduce ascendent seva brută și descendent seva elaborată.

2. Arătaţi (text + scheme) care este originea ontogenetică a organelor vegetative ale plantelor. (5 puncte)Originea radacinii La o plantă rezultată din germinarea unei semințe, rădăcina ia naștere din radicula embrionului, pe lângă rădăcina embrionară, la multe plante se formează rădăcini pe tulpini, frunze sau muguri.Este organul vegetativ care creşte de regulă în pământ, prezentând de la vârf spre bază următoarele zone: scufia sau piloriză care protejează vârful rădăcinii, zona netedă care asigură creşterea, zona perişorilor absorbanţi, zona aspră care prezintă urme lăsate de perişorii absorbanţi distruşi.

Originea tulpinii În urma germinării unei semințe, din tigela și gemula embrionului se naște tulpina, astfel: tigela dă naștere unei axe scurte, cuprinsă între colet și locul de inserție a cotiledoanelor, iar din activitatea gemulei se naște cea mai dezvoltată parte a tulpinii, situate deasupra locului de insertie a cotiledoanelor.

Poartă frunze şi fructe, se leagă de rădăcină prin colet şi se termină prin mugurele terminal. Este alcătuit din noduri şi internoduri. La noduri cresc frunze şi muguri axilari care pot fi foliari sau vegetativi.

Originea frunzeiFrunza provine din primordiile foliare laterale generate de vârful vegetativ caulinar (din mugurii vegetativi apicali sau axilari) şi este diferenţiată în: limb,peţiol şi teacă. Există o diversitate remarcabilă în lumea plantelor, în privinţa morfologiei limbului foliar. Din punct de vedere anatomic, limbul este constituit din: epidermă superioară, epidermă inferioară (cu rol de protecţie) şi mezofil (la nivelul căruia se desfăşoară procesul de fotosinteză). Fascicolele conducătoare din structura frunzei sunt mixte.

Lucrare de verificare nr. 4(se va transmite pe adresa disciplinei, în format electronic sau prin poştă, până

la sfârşitul celei de-a XIV-a săptămâni din semestrul I)

1. Prezentaţi (text + scheme) relaţia dintre floare, fruct şi sămânţă. (5 puncte)

Floarea, fructul și sămânța sunt organele care asigură înmulțirea plantelor. Floarea este alcătuită din:

- Peduncul – internodul bazal, care fixează floarea pe tulpină

- Receptacul – constituit din noduri suprapuse la care sunt inserate celelalte părti ale florii

- Periant – învelișul floral, constituit, de regula, din doua etaje de frunze metamorfozate, cu rol în protejarea părților fertile ale florii și uneori în atragerea polenizatorilor

- Androceul – partea masculă a florii, formata din totalitatea staminelor

- Gineceul – partea femelă a florii, formată din totalitatea carpelelor

Stamina este formată din: filament, colectiv și antera.Antera cuprinde 4 microsporangi în care, prin meioză, se formează microsporii. Prin

germinarea microsporilor se formează grăuncioarele de polen, constituite din: sporodermă, celule generative și celule vegetative. Celulele generative, prin diviziune, genereaza doi gameți masculi. Carpela este diferențiată în ovar, stil și stigmat.

În lojela ovarului sunt adapostite ovulele, în care , prin meioză, se formează macrosporii. Prin germinarea unui macrospor se formează sacul embrionar, constituit din 7 celule: oosfera, două sinergide, trei antipode și celula central.

Grăuncioarele de polen mature, eliberate din anteră, sunt transportate de diferiți agenți externi până pe stigmatul carpelei, unde germinează, formând un tup polenic în care pătrund cei doi gameți masculi. Prin înaintarea tubului polenic, spre ovul, cei doi gameți masculi ajung la nivelul sacului embrionar. Unul din gameții mascului se uneste cu oosfera, rezultând zigotul principal. Cel de-al doilea gamet mascul se unește cu celula central a sacului embrional, rezultând zigotul secundar.

După fecundație, ovulul se transformă în sămânță: - Zigotul principal generează embrionul

- Zigotul secundar generează endospermul secundar

- Integumentul ovulului generează tegumentul seminței

Concomitent cu formarea seminței, din ovul, are loc formarea fructului, din pereții ovarului. Ca urmare, sămânța va fi închisă în fruct.

Ca și concluzie finală, sămânța este organul de înmulțire al plantelor.

2. Întocmiţi descrierea morfo-anatomică a unei plante de cultură (la alegere): rădăcină, tulpină, frunză, floare, inflorescenţă, fruct, sămânţă. (5 puncte)

Caractere morfo-anatomice generale ale cerealelor.Cerealele reprezinta grupa fitotehnica de plante cu cel mai mare areal de raspandire in toate zonele de cultura pe glob. Implicit in Romania. Caracteristica comuna a plantelor din aceasta grupa o constituie aceea ca toate aceste plante sunt cultivate si sunt importate pentru produsul lor principal boabele, in compozitia chimica a lor dominand amidonul.

Caractere de recunoastere.1. Radacina la toate cerealele este fasciculate, alcatuita din radacini embrionare si

radacini adventive. Numarul radacinilor embrionale variaza in functie de originea cerealelor, astfel ca cele originare din clima temperat (grau, secara, orz, ovaz, triticale) emit la germinare mai multe radacini embrionare, de exemplu la grau 3-5 radacini, la orz 5-8 radacini, la ovaz 3 radacini, la secara 4 radacini, iar cele originare din climat cald emit la germinare o singura radacina embrionara, ca de exmplu porumbul, neiul,

sorgul, orezul. Radacinile adventive apar toamna, odata cu infratirea, sunt lungi si bine ramificate, comparativ cu cele embrionare.

2. Tulpina cerealelor este un pai (culm) neramificat, alcatuit din 5-7 internoduri separate prin noduri. Internodurile pot fi lipsite de maduva (grau, secara, orz, ovaz, orez) , pline cu maduva (porumb, sorg) sau cu lumenul foarte mic ( mei) . Lungimea internodurilor creste de la baza spre varf, cel mai lung internod fiind cel care poarta inflorescenta. Diametrul paiului creste de la varf catre baza plantei, acest lucru conferind un plus de rezistenta la cadere.Ramificarea tulpinii cerealelor poarta denumirea de infratire, iar lastarii noi formati se numesc “frati”. La cerealele paioase (grau, secara, orz, ovaz) fratii pornesc de la nodurile tulpinii din sol, iar la porumb, tulpina se ramifica de la suprafata solului ( fratii fiind numiti lastari sau copii).

3. Frunzele cerealelor sunt dispuse altern, alcatuite din teaca ( vagina) si limb (lamina), cu nervurile dispuse parallel. Teaca inveleste internodul superior pe o anumita lungime, protejand zona de crestere a internodului. Teaca ultimei frunze protejeaza inflorescenta pana la inspicare. La zona de trecere dintre teaca si limb, la unele cereal, se gasesc doua formatiuni memebranoase, mai mult sau mai putin dezvoltate, denumite: urechiuse (pinteni), care reprezinta prelungirea bazei limbului; ligula, dispusa in prelungirea epidermei inferioare a tecii. Aceste doua organe ajuta la recunoasterea cerealelor inainte de inspicare, fiind un caracter bine diferentiat.

4. Inflorescenta cerealelor este un spic la grau, secara, orz, porumb (inflorescenta femela), pacicul la ovaz, orez, sorg, mei, porumb (inflorescenta mascula). Inflorescenta cerealelor este compusa din mai multe spiculete, dispuse pe un rahis, la cele cu spic, sau in varful ramificatiilor paniculului. Pe un “calcai” al rahisului si in varful ramificatiilor paniculului se gaseste, de regula, cate un spiculet (cu 2-4 flori) ; exceptia face orzul la care pe fiecare calcai al rahisului sunt dispuse trei spiculete (uniflore).

5. Fructul este o cariopsa imbracata in palee la orz, ovaz, orez, mei, sorg sau golasa la grau, secara, porumb. Fructul cerealelor este alcatuit din trei parti : invelis, endosperm ( albumen) si embrion.