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Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
Diversidad Vegetal
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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
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.
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• Por más de 3000 millones de años, la superficie
terrestre estuvo sin vida.
• Hoy existen más de 290 mil especies de plantas
vivientes.
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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)
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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?
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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
LE 29-4Viridiplantae
Streptophyta
Plantae
Red algae Chlorophytes Charophyceans Embryophytes
Ancestral alga
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• 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
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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
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• 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.
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• Luego de que las plantas divergieron de sus
parientes carofíceos desarrollaron muchos rasgos propios
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• Los sistemáticos siguen debatiendo los límites
del reino vegetal.
• Hasta que este debate se resuelva, nosotros adoptamos
la definición de plantas como embriófitas.
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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
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• 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.
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• 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
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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
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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
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• El debate acerca de la evolución de las briofitas
continua abierto.
• Los musgos son los parientes más cercanos de las plantas
vasculares.
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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
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• El gametofito de las briofitas
– Produce anterozooides flagelados en los anteridios
– Óosferas en los arquegonios
– Generalmente forman como alfombras sobre el suelo
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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)
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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
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• 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
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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
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• 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.
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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
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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.
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• 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
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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
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Plantas vasculares sin semillas
• Hay dos phyla de estas plantas:
– Lycophyta incluye licopodios y selaginelas
– Pterophyta incluye helechos, equisetales.
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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
LE 30-12ba
Orchid(Lemboglossumrossii)
MonocotCharacteristics
One cotyledon
Embryos
Two cotyledons
EudicotCharacteristics
Californiapoppy(Eschscholziacalifornia)
EUDICOTSMONOCOTS
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Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
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
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Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
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
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Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
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