Como el resto de seres vivos, las plantas necesitan reproducirse para perpetuarse en el medio ambiente. En muchas ocasiones hemos oído hablar de la reproducción de las plantas, pero lo cierto es que aún surgen muchas dudas al respecto sobre este tema.
En primer lugar, hemos de decir, que las plantas se pueden reproducir de dos formas diferentes, es decir, de manera sexual y de manera asexual. Cuando tratamos de clasificar las plantas según su tipo de reproducción, hay dos grandes tipos de reproducción vegetal: la reproducción asexual y la sexual. Hay una enorme variedad en sus métodos y formas de reproducción, pero estos son los dos grandes tipos que las clasifican.
Tanto en las plantas como en los animales, existen dos modalidades de reproducción: la asexual y la sexual. En el caso de la reproducción sexual, las células que darán lugar a un nuevo organismo son células especiales, que se originan en los órganos sexuales. En los vegetales más evolucionados, las células reproductoras se forman en las flores que atraen a animales y éstos contribuyen a la dispersión del polen, en cuyo interior se encuentran las células reproductoras masculinas.
Reproducción Sexual en las Plantas
La reproducción sexual se da a partir del material genético de dos sujetos progenitores, en que se unen los gametos: uno femenino y uno masculino. Es la reproducción más habitual entre las plantas y, de hecho, la reproducción de las plantas por semillas es casi siempre de tipo sexual.
En este apartado vamos a ver cómo se reproducen las plantas sexualmente, donde es imprescindible que se produzca la fecundación del gameto femenino por parte del gameto masculino, lo cual dará lugar a un nuevo ser. La flor tiene unas estructuras protectoras que son el cáliz (sépalos), que protege el órgano sexual femenino y la corola (pétalos) que protegen y rodean tanto los órganos masculinos como femeninos.
Los órganos sexuales masculinos son los estambres, donde en su parte más alta, la antera, se encuentra el polen, que a su vez porta los gametos masculinos, mientras que el órgano femenino es el pistilo, compuesto por el ovario en la parte más ancha y baja de este, donde se encuentra el óvulo, que es el gameto femenino, y un cuello alargado llamado estilo, que termina en su parte más alta por el estigma.
Este tipo de reproducción vegetal puede ocurrir por alogamia, que es cuando esa fecundación se da entre dos plantas diferentes por medio del viento o los insectos polinizadores y otros animales que polinizan, o por autogamia, que es cuando la propia planta se fecunda a sí misma.
El proceso, llamado polinización, consiste en que el polen que se encuentra en los estambres debe llegar al estigma del pistilo. Esto es posible gracias a la acción o bien del viento, que mueve el polen para llevarlo hasta el pistilo de la flor, o bien por la acción de insectos (como las abejas) que se acercan a las flores para recolectar ese polen y poder hacer miel, impregnándose las patas de este y polinizando otras flores al posarse sobre el pistilo.
Como la reproducción sexual en las plantas se caracteriza por una alternancia de generaciones. En otras palabras, durante la alternancia de generaciones, las plantas alternan entre dos fases diferentes: gametofitos haploides y esporofitos diploides. Recordemos que haploide (N ) significa tener un juego de cromosomas, mientras que diploide (2N) significa tener dos (un juego de cada progenitor).
Los pasos básicos de la alternancia de generaciones son los siguientes:
- Los gametofitos haploides producen gametos masculinos y femeninos (espermatozoide y óvulo, respectivamente) mediante mitosis.
- Cuando los gametos masculino y femenino se combinan, se forma un cigoto diploide.
- El cigoto diploide se somete a mitosis, formando un esporofito diploide.
- Cuando alcanza la madurez, el esporófito diploide produce esporas haploides por meiosis.
- Estas esporas se someten a mitosis, produciendo gametofitos haploides.
Alternancia de generaciones en plantas
Este ciclo vital varía según los grupos de plantas. Por ejemplo, en angiospermas (plantas con flores) y gimnospermas (plantas sin flores), el estadio de esporofito es más dominante que el de gametofito. En plantas no vasculares como los musgos y las hepáticas, el estadio gametofito es más dominante.
Existen dos mecanismos principales de reproducción sexual en las plantas. Las gimnospermas y las angiospermas se reproducen mediante semillas. Las plantas no vasculares y las vasculares sin semillas se reproducen mediante esporas. Una semilla es una estructura multicelular que contiene un embrión vegetal. Una espora vegetal es una célula reproductora que puede convertirse en un nuevo individuo.
Veamos ahora algunos ejemplos de reproducción asexual (¡más adelante hablaremos de la reproducción sexual!)
Tipos de mecanismos de reproducción sexual en las plantas
- Reproducción sexual por esporas: Como ya se ha dicho, las plantas no vasculares son gametofitas haploides durante la mayor parte de su ciclo vital. Durante su fase gametofítica, se desarrollan los gametos para la reproducción sexual. Los gametofitos pueden tener múltiples órganos sexuales multicelulares llamados gametangios. Los gametangios productores de óvulos se llaman arquegonios, mientras que los gametangios productores de esperma se llaman anteridios. Un arquegonio contiene un óvulo, mientras que un anteridio puede producir numerosos espermatozoides. El esperma de una planta no vascular necesita viajar sobre una capa de humedad para llegar al óvulo. La fusión de los gametos da lugar a la formación del cigoto diploide y, posteriormente, del esporófito. El óvulo suele fecundarse dentro del arquegonio, por lo que los esporofitos jóvenes dependen del tejido gametofítico. De hecho, los esporofitos están unidos a su gametofito progenitor durante la mayor parte de su vida, si no toda, y dependen de él para obtener agua y nutrientes. Al igual que las plantas no vasculares, las plantas vasculares sin semillas también se reproducen por esporas y necesitan humedad para la fecundación.
- Reproducción sexual mediante semillas: Con la aparición de las semillas en la historia evolutiva, desaparece la necesidad de agua para reproducirse. La semilla también proporciona una ventaja a las plantas semilleras, ya que contiene los nutrientes necesarios para la supervivencia del embrión. Tanto las angiospermas como las gimnospermas producen semillas. Sin embargo, hay una diferencia importante en cómo se desarrollan sus semillas: la semilla de la angiosperma está encerrada en un ovario, mientras que la de una gimnosperma no lo está.
La magia de los Polinizadores
Reproducción sexual en las angiospermas
La reproducción sexual en las angiospermas puede caracterizarse por la producción de flores para atraer a los polinizadores, la doble fecundación y el desarrollo de frutos para la dispersión de semillas. Puedes recordar las características de la reproducción sexual en las angiospermas utilizando las 3F: flores, doble fecundación y frutos.
- Flores: Las flores funcionan principalmente en la reproducción sexual. Las partes reproductoras de la flor se encuentran en el carpelo y el estambre.
- El carpelo contiene las partes reproductoras femeninas de la flor. Está formado por el ovario, el estilo y el estigma.
- El ovario contiene los óvulos, que se convierten en semillas tras la fecundación, y el saco embrionario, que es el gametofito femenino que contiene el óvulo.
- El estilo eleva el estigma sobre el ovario y otras partes de la flor.
- El estigma es una estructura pegajosa que atrapa el polen.
- El estambre contiene las partes reproductoras masculinas de la flor. Sus partes principales son:
- La antera está formada por microsporangios en forma de saco que producen el polen. El grano de polen es el gametofito masculino productor de esperma.
- El filamento conecta la antera con la flor.
- El carpelo contiene las partes reproductoras femeninas de la flor. Está formado por el ovario, el estilo y el estigma.
- La transferencia del polen de la antera al estigma se denomina polinización. La polinización permite que se produzca la fecundación. En condiciones adecuadas, el grano de polen germina. Observa que el estigma contiene una célula generativa y una célula tubular. Cuando germina un grano de polen, la célula tubular crece dentro del estilo. A continuación, la célula generativa entra en el tubo, donde se somete a mitosis para formar dos espermatozoides. A continuación, el tubo polínico atraviesa una abertura del óvulo llamada micrópilo. Un espermatozoide fecunda el óvulo para formar un cigoto diploide, mientras que el otro fecunda dos núcleos polares para formar una célula triploide en el saco embrionario. La célula triploide se convertirá más tarde en el endospermo, que proporcionará alimento al embrión. Juntos, estos dos procesos de fecundación se denominan doble fecundación. Ten en cuenta que la doble fecundación sólo se produce en las angiospermas. El óvulo fecundado se convierte en semilla, mientras que el ovario forma el fruto que la encierra y ayuda a su dispersión.
Ciclo vital de una angiosperma
Reproducción sexual en las gimnospermas
La reproducción sexual en las gimnospermas es bastante diferente. Mientras que las angiospermas producen flores y frutos, las gimnospermas no. En cambio, el polen y las semillas se encuentran en los conos. Un cono de gimnosperma tiene unas brácteas llamadas esporófilos, que se disponen alrededor de un tallo central. Estos esporófilos producen esporangios, que son estructuras en forma de saco que contienen esporas. Algunas gimnospermas tienen un tejido esporofítico llamado tegumento que cubre parcialmente las semillas.
Los conos de polen masculinos tienen pequeñas brácteas. Bajo estas brácteas se encuentran unos sacos de polen llamados microesporangios. Los conos ovulados femeninos también tienen numerosas brácteas, cada una de las cuales contiene megasporangios (que son portadores femeninos de esporas).
Los microsporangios y los megasporangios pueden encontrarse en la misma planta o en plantas separadas. Las células diploides de los microsporangios y los megasporangios se someten a meiosis para producir microsporas y megasporas haploides. Éstas se someten a mitosis para formar el gametofito masculino (grano de polen) y el gametofito femenino. En este punto, ¡el óvulo está listo para la fecundación!
La polinización en la mayoría de las gimnospermas se produce a través de una gotita polinizadora pegajosa excretada por los megasporangios femeninos. Esta gotita atrapa los granos de polen. Juntos, se reabsorben en el megasporangio para la fecundación. En otras gimnospermas, los granos de polen simplemente se depositan en la superficie del megasporangio, donde germina.
De forma similar a la germinación de los granos de polen en las angiospermas, un tubo polínico crece y se extiende hacia la estructura que contiene el óvulo. El espermatozoide sufre una nueva división para producir dos células espermáticas. Cuando los núcleos de los dos espermatozoides entran en contacto con el óvulo, uno de los núcleos muere, mientras que el restante se fusiona con la célula para formar un cigoto diploide. Cuando el cigoto se divide por mitosis, se forma un esporófito diploide en forma de semilla.
Reproducción sexual en las gimnospermas
Ejemplos de plantas que se reproducen sexualmente:
- Alcatraces (Calas): Este tipo de plantas tiene su origen en el Cabo sudafricano y se caracteriza por ser una planta de hoja perenne la cual puede llegar a medir 1,50 metros de altura.
- Margaritas: También conocidas como chiribitas, se trata de una planta muy común, la cual puede llegar a medir entre 15 cm y 1 metro.
Reproducción Asexual en las Plantas
La reproducción asexual, en cambio, tiene su origen en un proceso de mitosis celular y da lugar a un nuevo individuo exactamente igual a su progenitor.
Además de la reproducción sexual, las plantas también presentan propagación vegetativa, es decir asexual, sin intervención de gametos para formar nuevos individuos. Las zonas capaces de originar nuevos individuos varían de unas plantas a otras.
El ser humano se beneficia de estas ventajas para la obtención de determinados especímenes con unas características especiales o para preservar determinados ejemplares. Se realiza a partir de tejidos vegetales cultivados in vitro. Esta técnica permite obtener y propagar masivamente plantas genéticamente homogéneas, mejoradas y libres de parásitos.
Estolones de Fragaria
También se pueden fabricar, por medio de las técnicas de ingeniería genética, semillas con características más favorables y después cultivarlas en el laboratorio para obtener microinjertos. En este caso se utilizan distintas partes de las plantas -bulbos, rizomas, estolones, tubérculos, estacas- que conserven la potencialidad de enraizar (porque, por ejemplo, contienen yemas).
Consiste en insertar segmentos de una planta, que contengan una o más yemas, sobre tallos de plantas receptivas de la misma especie o de una especie muy cercana, con el fin de que se establezca continuidad en los flujos de savia entre la planta receptora y la injertada. La planta injertada se suelda con la otra y reinicia su crecimiento, pudiendo desarrollar un nuevo ramaje, hojas e incluso órganos reproductivos.
Injerto
Tabla 1. Comparación entre la reproducción sexual y la asexual en las plantas
| Característica | Reproducción sexual | Reproducción asexual |
|---|---|---|
| Diversidad genética | Sí | No |
| Adaptación al cambio | Sí | No |
| Aptitud evolutiva | Sí | No |
| Requisitos energéticos | Alta | Bajo |
| Gametos | Sí | No |
| Polinizadores | Sí | No |
| Riesgo de defectos genéticos | Sí | No |
| Tasa de reproducción | Lenta | Rápida |
Procesos Clave en la Reproducción de las Plantas con Flores
La reproducción de las plantas con flores depende de tres procesos: polinización, fecundación y germinación.
Polinización de las Flores
La polinización de las flores es el paso necesario del polen entre distintas plantas. Este paso puede darse por acción de agentes como el viento o el agua, o por los seres vivos polinizadores, que son generalmente insectos, aunque a veces se da por aves, como los colibríes, o pequeños mamíferos.
Las flores atraen a los insectos polinizadores con sus colores y aromas y cuando se acercan a alimentarse del néctar, estos insectos se impregnan de polen. Al viajar luego a alimentarse de otras flores, transportan allí el polen y puede darse la siguiente fase: la fecundación.
Las flores atraen a insectos como abejas o mariposas por los olores y colores de las flores. Muchos insectos se alimentan de las flores, y el cuerpo del insecto se queda impregnado de granos de polen. Así, el insecto se lleva el polen con él y podrán llegar al pistilo de otra flor.
Polinización manual - ADENIUM
Fecundación en las Plantas
Cuando un grano de polen cae el estigma de un pistilo, se forma un cigoto, que no es otra cosa que el embrión de la nueva planta. Es una célula primera que empezará a dividirse y crecer, protegida y alimentada por la propia planta, que le dará una cubierta dura: se crea una semilla. La nueva célula será el origen de la nueva planta. Irá dividiéndose y creciendo.
Una vez realizada la fecundación se empezará a desarrollar un embrión que se convertirá en una semilla, la flor pierde los pétalos y empieza a agrandarse el ovario convirtiéndose en un fruto, donde la semilla queda recubierta por una zona carnosa llena de nutrientes.
Alrededor de la semilla crecerá también un fruto, que protegerá la semilla y la proveerá de sustancias necesarias y nutrientes. Este fruto, habitualmente diseñado para atraer a animales y ser consumido, acabará o bien cayendo al suelo, o siendo transportado lejos por alguno de sus depredadores, dando así unas mayores posibilidades de propagación a sus semillas.
El fruto protege a la formación de la semilla y, además, le protegerán con un tejido más duro que le protege, y se convertirán, poco, en fruto. Otras veces el fruto lo comen los animales, que pueden transportar las semillas lejos con mucha facilidad.
Germinación de las Plantas
Una vez la semilla caiga en suelo fértil y en las condiciones adecuadas, empieza la fase de germinación, que es cuando la semilla se abre y forma raíces y un brote, es decir, la nueva planta. Las semillas son muy resistentes y pueden esperar grandes cantidades de tiempo a que las condiciones sean las adecuadas para germinar.
Las semillas necesitan unas condiciones de humedad y temperatura para germinar.
Tipos de Plantas Según su Reproducción
Las plantas con flores, según su reproducción, se pueden dividir entre gimnospermas y angiospermas. Las plantas sin flores se reproducen de forma diferente, ya que no cuentan con flores o semillas. Los helechos o los musgos, por ejemplo, son plantas que se reproducen por esporas de la siguiente forma:
Las esporas se almacenan en el envés de las hojas en unos saquitos llamados soros, como se ve en la imagen de abajo. Estos solo se abren cuando el tiempo es seco, dejando que el viento transporte las esporas, minúsculas y muy ligeras.
Cuando el tiempo es seco, los soros se secan y se abren, lanzando las esporas al aire. Cuando la espora caída al suelo reciba las condiciones necesarias de humedad y temperatura, germinará dando lugar a un gametofito: una pequeña planta con los órganos sexuales tanto femenino como masculino.
El gametofito tiene los órganos sexuales masculino y femenino. El agua de las lluvias transportará las células masculinas de este gametofito hasta otro femenino y, cuando esta fecundación se dé, saldrá un nuevo individuo de la especie. El agua de lluvia transportará la célula femenina.
Es importante señalar que los gametofitos son plantas muy pequeñas y que no son especímenes adultos de su especie y, además, su única función ser parte de la reproducción de la planta. Así, un gametofito de helecho no es un helecho, si no una parte del proceso de reproducción por esporas.
Aparte de esto, queremos aclarar que las plantas sin flores se pueden dividir en briófitas y pteridofitas.