O que e o desenvolvimento das plantas?

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos básicos de biologia celular.

Métodos de Ensino

As aulas teóricas e laboratoriais serão leccionadas ao longo do semestre. Os alunos serão divididos em grupos de 3 – 5 e desenvolverão um trabalho sobre um tema relacionado com o desenvolvimento das plantas durante o período lectivo. Após o período efectivo de aulas, os alunos apresentarão os resultados do trabalho oralmente e farão a entrega de um trabalho escrito no formato de uma artigo científico.

Resultados de Aprendizagem

Os alunos irão aprender conceitos e desenvolver metodologias utilizadas no estudo do desenvolvimento das plantas. No final os alunos devem ter adquirido competências que lhes permitam analisar de forma autónoma diferentes aspectos da biologia do desenvolvimento das plantas:

1. Capacidade de compreensão: apreender conceitos relacionados com o desenvolvimento e relacioná-los com aplicações práticas em termos de agricultura/biotecnologia.

2. Capacidade de resolver problemas: aplicar os conceitos apreendidos à resolução de problemas relacionados com o desenvolvimento numa perspectiva prática.

3. Comunicação: analisar informação e ser capaz de a transmitir de forma clara quer do ponto de vista escrito quer oral.

4. Auto-aprendizagem: ser capaz de desenvolver actividades de investigação de forma autónoma e saber integrar dados científicos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Aspectos particulares do desenvolvimento das plantas

- A célula vegetal

- Parede celular

- Métodos experimentais

- Organização do corpo das plantas

- Tecidos e suas funções

2. Desenvolvimento embrionário

- Fases do desenvolvimento embrionário

- O desenvolvimento embrionário de Arabidopsis

- Genes envolvidos

- As auxinas e a transição de simetria

3. Os meristemas primários

- Organização do meristema apical do caule (SAM)

- Interacção entre diferentes tipos de genes envolvidos no controlo da actividade do SAM

- Meristemas axilares

- O controlo genético do funcionamento do meristema apical da raiz

4. Meristemas secundários

- O câmbio vascular e a formação dos tecidos condutores

- O felogénio e a periderme

- Controlo da actividade dos meristemas secundários

5. Desenvolvimento reprodutor

- Formação dos órgãos florais. Controlo genético da diferenciação floral. O modelo ABC

- Controlo fisiológico da floração: fotoperíodo e vernalização

- O desenvolvimento da semente e do fruto.

Docente(s) responsável(eis)

Jorge Manuel Pataca Leal Canhoto

Métodos de Avaliação

Avaliação
Mini Testes: 25.0%
Trabalho de síntese: 25.0%
Exame: 50.0%

Bibliografia

Beck, C., 2005. An Introduction to Plant Structure and Development. Cambridge University Press, Cambridge.

Evert, R. F., 2006. Esau’s Plant Anatomy. Wiley-Interscience, Oxford

Howell, S.H., 1998. Molecular Genetics of Plant Development. Cambridge University Press, Cambridge.

Leyser, O. & Day, S., 2003. Mechanisms in Plant Development. Blackwell Publishing, Oxford.

Pua, E.-C & Davey, M. R. 2010. Plant Developmental Biology – Biotechnological Perspectives. Vol. 1 e Vol. 2. Springer, Berlin.

Raghavan, V., 2000. Developmental Biology of Flowering Plants. Springer, New York.

Taiz, L. & Zeiger, E., 2010. Plant Physiology, 3ª ed.. Sinauer Associates Inc. Publishers. Sunderland, Massachusetts.

São vários os fatores que determinam o crescimento e o desenvolvimento das plantas de lavoura. Conhecer estes fatores auxilia na tomada de decisão sobre manejos a serem realizados. Alguns deles você já conheceu naParte 1, como temperatura, água e gás carbônico, porém, há outros fatores que também influenciam a planta no seu crescimento. A ilustração a seguir apresenta estes fatores e sua respectiva definição:

A seguir, conheça cada um dos fatores em detalhes:

AFILHAMENTO

Caracteriza-se por ser uma estratégia morfológica por meio da qual as plantas expressam a capacidade de repor e incrementar estruturas morfológicas pela emissão de novas frações na planta. Os afilhos são oriundos de gemas axilares localizadas na base da coroa das plantas ao nível do solo, a emissão de afilhos é determinada pela intensidade luminosa (espetro de luz vermelho/vermelho distante), temperaturas baixas, maior acúmulo de assimilados, características genéticas da espécie, nutrição mineral (nitrogênio), balanço hormonal e oferta hídrica.

MORFOGÊNESE

Define-se como a expansão da planta no espaço físico, sendo descrita através da taxa de aparecimento de folhas, taxa de expansão das folhas e duração de vida das folhas. A expressão destes caráteres é definida pela constituição genética, pelas características do ambiente de cultivo, pela temperatura do ar e pela demanda hídrica e nutricional. Compreende desde a emergência, o alongamento, a senescência e a morte das folhas; determinam o fluxo de biomassa do dossel, do índice de área foliar e o número de afilhos por planta. O equilíbrio destas frações resulta em incremento da produtividade e na viabilidade da produção.

MORFOLOGIA E QUALIDADE

Plantas com metabolismo C4 expressam feixes vasculares espessos com maior proporção de carboidratos estruturais como a celulose, a hemicelulose e a lignina quando comparadas com as espécies de metabolismo C3. Constata-se que não somente as características genéticas, nutricionais e hídricas influenciam as propriedades histológicas dos tecidos das plantas, mas também as técnicas de manejo, número e frequência de cortes.

PLASTICIDADE FENOTÍPICA

É definida como sendo as modificações progressivas e reversíveis de caráteres fenotípicos das plantas, de modo que o crescimento e a emissão das folhas são determinados por efeitos genéticos, efeitos do ambiente, manejo e produção animal. Modificações nesta dinâmica caracterizam a aclimatação das plantas ao ambiente através da terminologia plasticidade fenotípica.

DESFOLHA

A extração da área foliar ocorre no período vegetativo. A intensidade de desfolha é dependente do manejo adotado, em contrapartida, a tolerância das plantas à desfolha é determinada pela capacidade que a espécie revela de direcionar os assimilados armazenados nas folhas e estruturas remanescentes e raízes. Maiores intensidades de desfolha podem comprometer drasticamente o número de folhas vivas da planta, o número de afilhos, o tamanho das folhas e a produção.

ÍNDICE DE ÁREA FOLIAR (IAF)

Este caráter determina a eficiência fotossintética das plantas e a taxa de crescimento; expressa um ponto de compensação que representa a máxima eficiência energética e a utilização da radiação incidente, a fixação do carbono, o crescimento e a produção. O índice de área foliar é diferenciado para cada espécie e depende do número de folhas vivas, do tamanho da folha, do hábito de crescimento e da forma das folhas.
É definido pela relação da área foliar da planta com a superfície que as folhas recobrem o solo, sendo determinado pelo potencial da espécie, a eficiência de utilização da radiação solar, a interceptação e a taxa fotossintética, o acúmulo de assimilados e o desenvolvimento das plantas. O platô do IAF é expresso quando as folhas mais velhas senescem devido ao sombreamento das folhas novas. Desta maneira, buscam-se espécies com máximo crescimento, altos IAF e baixo sombreamento. A máxima eficiência da planta ocorre quando esta intercepta 95% da radiação solar incidente sobre o dossel, e as maiores magnitudes inferem na senescência das folhas baixeiras devido ao sombreamento excessivo.

TAXA DE APARECIMENTO DE FOLHAS (TAF)

É definido como o número de folhas ou afilhos emitidos em um determinado dia, descrevendo o fluxo da emissão dos novos tecidos pela planta, amparado pelo tamanho das folhas e pelas densidades de afilhos e folhas. Pode ser compreendido como sinônimo de plastocrono, auxocrono e filocrono, que caracterizam o intervalo de tempo térmico entre o aparecimento de duas folhas consecutivas, constantes, e o ambiente não oscila abruptamente.
A TAF não é afetada pelas desfolhas severas, mas requer uma grande quantidade de assimilados para a reposição de suas estruturas.

TAXA DE EXPANSÃO FOLIAR (TEF)

Determinada pela magnitude de expansão das folhas durante um determinado dia (mm dia-1), este caráter influencia diretamente a produtividade sendo inversamente proporcional ao surgimento de novos afilhos na planta. A taxa de expansão foliar depende de fatores como: número de células produzidas por dia pela planta (divisão celular), alongamento celular, manejo, condições climáticas, nutrientes (nitrogênio), demanda hídrica, características da espécie e constituição genética, idade da planta e da folha, intensidade de desfolha, fertilidade do solo, interação genótipos x ambientes, temperatura do ar e radiação solar.

DURAÇÃO DA VIDA DA FOLHA

Corresponde ao número de folhas vivas contidas na planta, sendo controlada por fatores genéticos e ambientais como a temperatura do ar. Este caráter determina a longevidade da planta, mas quando sombreada, a vida da folha pode ser reduzida, sendo imprescindível ao índice de área foliar por determinar o número máximo de folhas vivas aderidas em um caule, e permite compreender a dinâmica de crescimento. Neste contexto, aferir este caráter é fundamental para o manejo eficiente da espécie, pois indicará a máxima proporção dos tecidos vivos presentes e possibilitará determinar o período e a quantidade de nutrientes (nitrogênio) que devem ser utilizados.

CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAIS (CNE)

Definidas como as substâncias orgânicas que são sintetizadas, assimiladas e armazenadas pelas plantas. Serão utilizados em momentos oportunos pelas plantas acometidas por estresses, que necessitam rebrotar, florescer ou permanecer em dormência. Caracterizam-se como reservas energéticas utilizadas para a síntese de novas estruturas. Como exemplos, podem ser citados o amido, a glicose, a frutose, a sacarose e a maltose.
Em ambientes de cultivo favoráveis com temperatura e umidade do ar, fertilidade do solo e manejos, não ocorrem acúmulos de carboidratos não estruturais, pois estes são utilizados como fonte energética para as plantas. Ao ocorrer um saldo na síntese de carboidratos não estruturais, estes são acumulados nos tecidos remanescentes, resultando na capacidade de gerar novas estruturas, sendo fontes de energia para a biossíntese dos atributos morfológicos e reprodutivos.

INTERAÇÃO IAF X CNE

Esta interação apresenta-se dependente do índice de área foliar e da eficiência no acúmulo de fotoassimilados na forma de carboidratos não estruturais. Este fato é imprescindível para o crescimento e o desenvolvimento das plantas. Os carboidratos não estruturais promovem o aumento da divisão, o alongamento celular e a manutenção do número de meristemas apicais viáveis por planta após cada desfolha (preservação dos afilhos).

REFERÊNCIAS

CARVALHO, I. R.; NARDINO, M.; SOUZA, V. Q. Melhoramento e Cultivo da Soja. Porto Alegre: Cidadela, 2017. v. 100. 366p.
CARVALHO, I. R.; SZARESKI, V. J.; NARDINO, M.; VILLELA, F. A.; SOUZA, V. Q. Melhoramento e produção de sementes de culturas anuais: Soja, Milho, Trigo e Feijão. Saarbrücken, Germany: Ommi Scriptum Publishing Group, 2018. v. 50. 229p.
SILVA, J. A. G.; CARVALHO, I. R.; MAGANO, D. A. A cultura da aveia: da semente ao sabor de uma espécie multifuncional. Curitiba, PR: CRV, 2020. v. 1000. 404p.

O que é desenvolvimento em plantas?

Crescimento e desenvolvimento de uma planta iniciam com germinação de uma semente. Continuam com desenvolvimento vegetativo, floração, frutificação, dispersão de sementes e processos de senescência. Fase vegetativa do desenvolvimento tem início com célula única, o zigoto, predestinado a crescer de forma organizada.

Como desenvolvem as plantas?

1º - Brotamento: o corpo da planta pode desenvolve brotos, que, em determinado momento, separam-se e originam uma nova planta. 2º - Divisão binária: a célula divide-se em duas células-filhas. 3º - Fragmentação: a planta divide-se em fragmentos, dando origem a novas plantas idênticas.

Como chama o processo de desenvolvimento de uma planta?

A germinação é uma sucessão de etapas que retomam o desenvolvimento do embrião e o início da formação de uma nova plântula. Podemos resumir a germinação como o processo de transformação da semente em uma nova planta. A semente é constituída pelo embrião, endosperma e tegumento.

Qual a importância do desenvolvimento das plantas?

As plantas têm um papel fundamental para a manutenção da vida na Terra. Além de tornarem nosso planeta mais bonito e agradável, as plantas liberam oxigênio, gás que permite a respiração dos seres vivos.