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CON SEMILLA HEMISFERIO SUR RIO SUR EDITORIAL HEMISFE Título del original en inglés: ANATOMY OF SEED PLANTS Autora: KATHERINE ESAU © 1960, 1977, by John Wiley & Sons, Inc. Quedan reservados los derechos. Traducción autorizada de la segunda edición en idioma inglés publicada por John Wiley & Sons, Inc., en 1977. Traducida por PRIMAVERA IZAGUIRRE DE ARTUCIO Ingeniera agrónoma; profesora adjunta de Botánica (Facultad de Agro- nom(a), Universidad Mayor de la República, Montevideo, R. O. del Uruguay. AMALIA M. LAGUARDIA Licenciada; profesora adjunta de Botánica (Facultad de Humanidades y Ciencias); asistente de Botánica (Facultad de Agronomía), Universidad Mayor de la República, Montevideo, R. O. del Uruguay. -. Primera edición en español, 1982 © EDITORIAL HEMISFERIO SUR S.A. Reservados todos los derechos de la presente edición para todos los países. Este libro no se podrá reproducir total o parcialmente por ningún método gráfico, elec- trónico, mecánico o cualquier otro, incluyendo los sistemas de fotocopiado, fotodupli- cación, registro magnetofónico o de alimentación de datos, sin expreso consentimiento de la Editorial.. Composición. - ONCE COM POS ICION Tapa: realización de SANTARSIERO-TRAVERSO Queda hecho el depósito que prevé la ley 11.723. 1 EDITORIAL HEMISFERIO SUR S.A. Pasteur 743 - 1028 - Buenos Aires - Argentina ISBN 950-004233-9 Editorial Hemisferio Sur S.A. SBN 0-471-24520-8 John Wiley & Sons, 1 nc. Edición original PROLOGO A LA SEGUNDA EDICION EN INGLES La primera edición de Anatomía de las plantas con semilla se completó hace 16 años —largo período si se considera la gran ex- pansión de los conocimientos biológicos en el pasado reciente, la cual fue posible gracias a los progresos tecnológicos en todas las áreas de estudio de la materia viva. Las enmiendas a la interpretación de la estructura y desarrollo, así como la mayor comprensión de la relación entre estructura y función, proporcionan mucho material nuevo sobre el que debe lla- marse la atención del estudiante. Sin embargo, en un curso de anatomía vegetal que puede .ser Ja primera .introducción•del. estudiante . en• •este campo de la botánica, no se pueden omi- tir los aspectos fundamentales de la estructura. Así, el autor de un texto de anatomía vegetal se enfrenta con el problema de lograr un equi- librio entre suministrar una información básica adecuada y analizar los recientes e incitantes descubrimientos con sus interpretaciones. Difícilmente hubiera sido posible lograr ese equilibrio dado los límites físicos de la pri- mera edición. Por lo tanto la revisión requirió un ajimento en la extensión del texto y un agregado de nuevas ilustraciones así como al- gunos cambios en la distribución del material. Con el incremento de la información sobre la estructura subcelular ya no resultó adecuado incluir la descripción de la célula en el cap(- tulo sobre el parénquima y la de la pared celular en el capítulo sobre el esclerénquima. La célula y la pared celular se tratan ahora en capítulos separados. El aumento espectacular de la investigación sobre las estructuras repro- ductoras de la planta determinó -una expansión de lo expuesto sobre la flor y una división de este tópico en dos capítulos. Al 6f&wqarle mayor énfasis al ciclo reproductivo se hizo lógico trasladar el capítulo sobre embrión al final .del libro. Debido a algunos comentarios de quienes utilizaron la primera edición, se eliminó la clave para la identificación de maderas pero los caracteres utilizados en tales identifica- ciones están agrupados de manera sistemática,.. de modo que el instructor o el estudiante. pueda construir una clave .si.el. ejercicio. sobre-,,; .-, identificación de maderas forma parte del curso. El resumen se basa ea preparados micros- cópicos disponibles comercialmente. La intro- ducción de nuevos conceptos y términos requirió modificar el glosario. Desde el punto de vista taxonómico se efectuó un cambio: se adoptaron los nombres de familia de acuerdo con Takhtajan.* Entre los tópicos específicos, se ampliaron conceptualmente los relacionados con los me- ristemas y su actividad, el origen y desarrollo de las hojas y el origen ontogenético y filoge- nético del sistema vascular. Para aclarar la es- pecialización ontogenética y funcional de las células conductoras del xilema y del floema se utilizó la información suministrada por los • Takhtajan. Armen. Fiowering Plants. Washing- ton, D.C., Smithsonian Institution Press, 1969. Vil estudios ultraestructurales. Una de las mayores satisfacciones al escribir este libro fue constatar que la investigación en anatomía vegetal se vigorizó mucho debido al notable desarrollo del interés sobre la estruc- tura en !os diversos campos de la botánica. La investigación ultraestructural ha hecho que la comprensión de la estructura: vegetal sea cada vez más importante para el fisiólogo y el bio- químico vegetal. La anatomía vegetal es de gran importancia para el ecólogo vegetal que estudia la relación entre la planta y el ambien- te, y para el fitopatólogo, que trata de com- prender la relación entre la planta huésped y el parásito. t r RECONOCIMIENTOS t. Como la nueva edición conserva partes de maderas. El Sr. Robert H. Gui fue de especial la primera los agradecimientos que figuran ei ayuda al tomar , numerosas micrografias elec el prólogo de aquélla todavía son pertinentes. trónicas. Se agregaron numerosas ¡lustraciones, las le- Se agradecen las revisiones de todo el ma- yendas indican las fuentes y los nombres de nuscrito hechas por los i&fesores Ray F. las personas que prestaron amablemente los Evert y Thomas L. Rost. Estas revisiones y las negativos o proporcionaron los grabados. El discusiones personafés con el profesor Evert Sr. Paul L. Conant prestó de nuevo preparados fueron de particular utilidad al transmitir los microscópicos para fotografiar y para recopilar puntos de vista de personas notoriamente in. caracteres utilizados para la identificación de teresadas en la enseñanza. 1 DICIEMBRE DE 1976 Ka ther,ne Esau - -'--. - 1 1 1 PROLOGO A LA PRIMERA EDICION EN INGLES • Que el mismo autor escriba un segundo libro sobre anatomía vegetal requiere, quizás, un breve comentario. La idea de este libro comenzó a desarrollarse no bien apareció mi primer libro, Plant Anatomy, John Wiley & Sons, 1953. Incluso durante la redacción de dicha obra los editores expresaron su prefe- rencia por un texto relativamente corto, para un curso semestral. Mi idea, sin embargo, era escribir un tratado amplio en el cual pudiera desarrollar los conceptos en forma completa e incluir muchos detalles sobre la ontogenia de la estructura vegetal. Con mucha consideráción mis editores no pusieron objeciones y.coopera- -- ron al máximo. Apreciando su actitud - me ofrecí a escribir un texto breve más adelante. Después de ensayado en clases el primer libro, y disponiendo de revisiones hechas por profe- sores e investigadores, se tomó más imperiosa para mí la idea de escribir un texto nuevo más breve. Por otra parte, las intensas investiga- ciones sobre anatomía vegetal llevadas a cabo en la última década me hicieron actualizar el tema. Este libro puede caracterizarse mejor com- parándolo con mi primera obra. Ambos son esencialmente similares en su enfoque básico pues siguen el método "clásico" de tratar en primer término las células y los tejidos y luego las partes de la planta compuestas por estas unidades. Sin embargo, en el nuevo libro se trata el desarrollo con nuevos detalles, los con- ceptos se definen con menos antecedentes his- tóricos, y los términos no están referidos a sus orígenes griegos y latinos. Por otra parte, con- tiene un glosario preparado con especial aten- ción sobre los últimos conceptos y términos desarrollados. Las bibliografíasinsertas al final de los capítulos son breves y están consti- tuidas en su mayor parte por referencias publi- cadas desde la aparición de P/ant Anatomy. En el primer capítulo se hace notar esta limi- tación con la intención de que se puede con- sultar el libro más extenso con referencia a los trabajos sobre anatomía vegetal más antiguos y clásicos.. Esto pareció ser la mejor solución ante el vasto aumento de la literatura botánica durante 1a última década. . •..-.. . .. ........- ... .. En la organización . del presente libro se trató de ser breve no suprimiendo temas sino combinando los que están estrechamente rela- cionados. Así, el protoasto y la pared celular no se tratan en cap(tulps separados, como en el libro anterior, sino juitamente con el parén- quima, el colénquima ' el esclerénquima. El cámbium vascular se déscribe después del te- jido xilemático, una secuencia que facilita la explicación de la disposición de las células en el cámbium. Por último, los meristemas api- cales se incluyen en los capítulos sobre raíz y tallo, en vez de tratarlos separadamente. De esta forma, se puede estudiar la actividad de estos meristemas en estrecha relación con las partes de la planta que de ellos derivan. Este enfoque es particularmente adecuado para in- troducir . las investigaciones modernas sobre meristemas apicales, que ponen de relieve los aspectos causales de la organización específica XI de los órganos vegetales. Cabe mencionar otras dos características en la disposición del ma- terial. Primero, los capítulos que tratan el de- sarrollo del embrión aparecen antes de la dis- cusión de los tejidos y órganos individuales. Dichos capítulos introducen los conceptos de Tecimiento, diferenciación y organización ve- 9.-tal. Segundo, se trata la raíz antes que el tallo porque es menos difícil introducir los conceptos relativos a la división en regiones vasculares y no vasculares en la planta refirién- dose a la estructura relativamente simple de la raíz. Como este libro está destinado principal- mente a estudiantes con una experiencia relati- vamente limitada en el estudio de las plantas, quizá sean útiles algunas palabras sobre la im- portancia de la anatomía vegetal entre las ciencias botánicas. Sea que tengamos relación con las plantas como horticultores, agróno- mos, silvicultores, fitopatólogos, o ecólogos, debemos saberTto es la planta y cómo funciona. Este conocimiento se alcanza estu- diando la estructura de larplanta, su desarro- llo y sus diversas actividades. Sería ideal enca- rar el estudio de la planta a partir de todos estos aspectos conjuntamente, pero encontra- mos que es más eficiente concentrarse en un aspecto por vez. Por lo tanto, dividimos el estudio de los organismos en áreas separadas: primero las dos más amplias, morfología y fisiología; luego cada una de éstas en áreas más circunscritas, como citología, anatomía, taxonomía, ecología y otras. Obviamente, las diversas áreas no están separadas en forma nítida; es más, el estudio de una invariable- mente plantea interrogantes que sólo se pue- den contestar en forma adecuada refiriéndose a alguna otra área. En esta interrelación de ciencias, la anato- mía desempeña un papel de suma importancia. La interpretación realista del fisiólogo con res- pecto a la función de la planta debe apoyarse en un conocimiento cabal de la estructura de las células y tejidos asociados con dicha fun- ción. La fotosíntesis, el movimiento del agua, la traslocación de los alimentos y la absorción por las raíces, son ejemplos notables de f,un- ciones cuya comprensión resultó material- mente enriquecida por los estudios de las es- tructuras de las partes relacionadas con dichos procesos. El conocimiento de la anatomía ve- getal también es indispensable para que pro- grese la investigación en el campo de la fitopa- tología. El efecto de un parásito no se puede comprender cabalmente salvo que se conozca la estructura normal de la parte vegetal inva- dida. Además, la detención de los efectos del parásito, o incluso la resistencia del parásito mismo, pueden manifestarse por cambios es- tructurales o peculiaridades estructurales del huésped. La explicación de los éxitos o fraca- sos de muchas prácticas hortícolas, como in- jertos, podas, propagación vegetativa y los fe- nómenos asociados con la formación de callo, con la cicatrización de heridas, con la regene- ración y con el desarrollo de raíces y yemas adventicias, es más explicable si se comprende correctamente las características estructurales subyacentes a estos fenómenos. El ecólogo obtiene resultados fructíferos cuando relaciona el comportamiento de las plantas en diferentes ambientes con peculiaridades estructurales de las que crecen en ellos. Parece destacable que uno de los campos más activos de la moderna investigación botánica —el estudio del desarro- llo de la forma y de la organización— con frecuencia se basa en una correlación constan- te entre los cambios bioquímicos yestructu- ralés que ocurren éñ la pl anta objetó de Iá experimentación. Mediante esta correlación se obtiene una imagen del desrrollo mucho más completa que la que resultaría de considerar separadamente los cambios bioquímicos de las variaciones en número, tamaño y estructura de las células. Finalmente, la anatomía vegetal es interesante en sí misma. Es una grata expe- riencia seguir el desarrollo ontogenético y evo- lutivo de las características estructurales y llegar a comprender el alto grado de comple- jidad y el notable ordenamiento en la organi- zación de la planta. ¡ XII RECONOCIMIENTOS • Varias personas mencionadas en las le- yendas de las ilustraciones facilitaron amable- mente material de uno y otro tipo, e hicieron posible la inclusión de muchas ilustraciones nuevas en el libro. El profesor John E. Sass fue particularmente generoso al facilitar nume- rosos negativos y diapositivas. El Sr. Paul L. Conant cedió las preparaciones utilizadas para la clave de identificación de maderas. La Sra. Margery P. Mann colaboró hábilmente con la terminación de la fotomicrograf(as. DICIEMBRE, 1959 También quiero agradecer las útiles revi- siones del, manuscrito realizadas por el pro- fesor Vernon '1. Cheadle, el profesor Charles LaMotte y el Sr. Charles H. Lamoureaux. El doctor James J. Dunning simplificó la tarea de preparar el glosario al hacer un listado inicial de palabras y definiciones. Estoy muy agrade- cida a la Sra. Mary M. Brinton quien mecano- grafió el manuscrito con celo y precisión ex- cepcional. "KathineEsaú XIII L CONTENIDO 1 1. INTRODUCCION .......................................... 1 Organización irttjna del cuerpo de la planta ..................... 1 Resumen de tide células y tejidos .......................... 3 Epidermis ...... 3 Peridermis ........................................ 3 Parénquima ....................................... 3 Colénquima ....................................... 3 Esclerénquima ..................................... 4 Xilema.......................................... 4 Floema.......................................... 4 Estructuras secretoras ................................. 4 Referencias generales .............................................. 4 DESARROLLO DELA PLANTA CON SEMILLA . .............;..............7 El embrión ............................................7 Desde el embrión a la planta adulta ...........................8 Meristemas a)icales y sus derivados ...........................9 Diferenciaciqn, especialización y morfogénesi€ ....................11 Referencias ........................ ..................... 14 III. LACELULP) . ......... . ........ . ...... . ....... .........17 Citoplasma ...........................................20 Núcleo..............................................21Plastos..............................................23 Mitocondria ...........................................26 Microsomas ...........................................26 Vacuolas .............................................26 Cuerpos paramurales .....................................28 Ribosomas ...........................................28 Dictiosomas ...........................................29 Retículo endoplásmico ....................................30 XV Glóbulos lipídicos 30 Microtúbulos 32 Sustancias ergésticas ..................................... 32 Almidón ......................................... 32 Taninos .......................................... 33 Proteínas ........................................ 35 Grasas, aceites y ceras ................................. 35 Cristales ......................................... 37 Referencias ............................................ 37 W. PARED CELULAR .- ..................................... 41 Los componentes macromol ecul ares y su organización en la pared ....... 41 Capas de la pared celular .................................. 42 Espacios intercelulares ..................................... 45 Puntuaciones, campos primarios de puntuaciones y plasmodesmos ....... 46 Definiciones y estructura .................................. 46 Tipos de puntuaciones .................................... 47 Origen de la pared celular durante la división celular ................ 48 Crecimiento de la pared celular ............................... .49 Referencias ................................................... 56 V. PARENQUIMAYCOLENQUIMA ............................. 59 Parénquima ............................................ 59 Contenido de las células ............................... 59 Forma y disposición de las células ........................ 60 Pared celular ...................................... 61 Colériquima ........................................... 63 Pared celular ....................................... 64 Distribución en la planta ............................... 66 Estructura en relación con la función ....................... .. .. 66 Referencias ........................................... 67 VI. ESCLERENQUIMA ...................................... 69 Esclereidas ........................................... 69 Distribución de las esclereidas ...... . ........ . ....... .... 71 Esclereidas en tallos ............................. 71 Esclereidas en hojas .............................. 71 Esclereidas en frutos ............................. 71 Esclereidas en las semillas .......................... 72 Fibras ............................................... 73 Fibras de interés económico ............................ 73 Desarrollo de esclereidas y fibras ............................. 75 Referencias ........................................... 79 VII. EPIDERMIS .......................................... 81 Composición .......................................... 81 Aspectos del desarrollo ................................... -82 Pared celular .......................................... 84 Estomas ............................................. 87 XVI Distribución y función . .. 87 Desarrollo y configuraciones maduras de los complejos estomáticos . . 90 Tricomas ............................................. 94 Referencias ........................ . ...... ............ 94 VIII. XILEMA: ESTRUCTURA GENERAL Y TIPOS CELULARES ......... 97 Estructura general del xilema secundario ........................ 97 Sistemas axial y radial ................................ 97 Capas de crecimiento ................................. 98 Albura y duramen ................................... 101 Tipos celulares en el xilema secundario ......................... 101 Elementos traqueales .................................. 101 Fibras ........................................... 104 Especialización filogeriéticas de las células traqueales y fibras ...... 106 Células parenquimáticas ................................ 108 Xilema primario ........................................ 108 Protoxilema y metaxilema .............................. 109 La pared celular de los elementos traqueales primarios ............ 110 Diferenciación de los elementos traqueales ...................... 113 Referencias .............................................. 116 IX.--Xl1EMA VARIACIONES EN LA ESTRUCTURA DE LA MADERA .... 119 Madera delas-con íf eras .................................... 119 Madera de las dicotiledóneas .................................. 122 Madera estratificada y no estratificada ..................... 122 Distribución de los vasos .............................. 126 Distribución del parénquima axial ........................ 126 Estructura de los radios ............................... 128 Tílides .......................................... 129 Canales y cavidades intercelulares ........................ 130 Algunos factores en el desarrollo del xilema secundario ................... 130 Madera de reacción .................................... 131 Identificación de la madera:. .:.. ...............•. . -. Caracteres utilizados en la identificación de las maderas .......... Coníferas ..................................... 132 Dicotiledóneas ................................. 133 Referencias ............................................ 135 X. CAMBIUM VASCULAR .................................. 137 Organización del cámbium ................................. 137 Cambios en la capa inicial durante el desarrollo ................... 139 Pautas y relaciones causales en la actividad cambia¡ .................. 144 Referencias ............................................ 145 XI. ELFLOEMA .......................................... 147 Tipos celulares ......................................... 147 Elementos cribosos .................................. 147 Pared celular y áreas cribosas ........................ 147 Células cribosas y miembros de tubo criboso , .............. 150 XVII Protoplasto . 153 Diferenciación de las placas cribosas ................... 154 Condición de los poros en los elementos cribosos maduros . . . . 156 Células acompañantes ................................ 158 Células parenquimáticas ................................ 161 Células de esclerénquima .............................. 164 Floema primario ........................................ 164 Floema secundario ...................................... 166 Floema de las coníferas ............................... 166 Floema de las dicotiledóneas ............................ 166 Referencias ........................................... 168 Xli. PERIDERMIS ......................................... 171 Estructura de la peridermis y tejidos relacionados .................. 171 Polidermis ......................................... 175 Ritidoma ........................................ 175 Desarrollo de la peridermis .................................. 176 Tejido protector en las monocotiledóneas .................... 179 Peridermis de las heridas .............................. 179 Aspecto externo de la "corteza" en relación con la estructura .......... 180 Lenticelas ................................................. 182 - Referencias ................................................. 183 XIII. ESTRUCTURAS SECR ETORAS ............................. 185 Estructuras secretoras externas .............................. 187 Tricomas y glándulas ................................. 187 Nectarios ......................................... 189 Hidatodos ........................................ 190 Estructuras secretoras internas .............................. 191 Células secretoras ...................................... 191 Cavidades y canales secretores ................................ 194 Laticíferos......................................... 196 XIV. LA RAIZ: CRECIMIENTO PRIMARIO .... .................... 201 Tipos de raíces .......................................... 201 Raíces contáctiles .................................. 201 Micorriza. .......................................202 Nódulos radcales ................................... 202 Estructura primaria ...................................... 204 Epidermis .l....................................... 204 Corteza .......................................... 204 Endodermis ................................... 206 Exodermis .................................... 207 Cilindro vascular ..................................... 208 Cofia ........................................... 209 Desarrollo ............................................ 212 Meristema apical ..................................... 212 Crecimiento de la punta de la raíz ........................ 216 Diferenciación primaria ............................... 219 Epidermis ..................................... 219 XVIII Corteza 220 Cilindro vascular 220 Raíces laterales .................................... 222 Yemasen raíces .................................... 223 Referencias ........................................... 223 XV. LA RAIZ: CRECIMIENTO SECUNDARIO Y RAICES ADVENTICIAS... 227 Tipos comunes de crecimiento secundario ....................... 227 Dicotiledónea herbácea ............................... 231 Especies leñosas .................................... 231 Variaciones en el crecimiento secundario ........................ 233 Raíces de almacenamiento ............................. 235 Aspectos fisiológicos del crecimiento secundario en las raíces ........... 235 Raíces adventicias ...................................... 236 Referencias ........................................... 238 XVI. EL TALLO: ESTADO DE CRECIMIENTO PRIMARIO. ............. 241 Morfología externa ....................................... 241 Estructura primaria ............................................... 241 Epidermis .......................................... 242 Corteza y médula ................................... 243 Sistema vascular .................................... 243 Haces vasculares ................................ 243 Disposición de las hojas y organización vascular ........... 245 Lagunas foliares ................................ 251 Traza s y lagunas de ramas .......................... 252 El concepto de estela ............................. 253 Desarrollo ............................................ 255 Apice del vástago .............................................. 255 .. ................. - Meristemas apicales con células apicales 257 Organización túnica-corpus ................................... 258 Zonación cito-histológica ............................ 260 Estudios sobre la identidad de las iniciales apicales ......... 262 Origen de las hojas ................ .................i 263 Origen de las ramas .................................. 265 Crecimiento primario del tallo ........................... 266 Diferenciación vascular ............................... 268 Origen del procámbium ............................ 269 Origen del floema y del xilema ........................ 270 Conexión vascular entre yema y.tallo .................. 271 Referencias ........................................... 271 '(VII. EL TALLO: ESTADO SECUNDARIO DE CRECIMIENTO Y TIPOS ES- TRUCTURALES .......................................275 Crecimientos secundarios ..................................275 Establecimiento y extensión del cámbium vascular .............275 Efecto del crecimiento secundario sobre tjidos formados anterior- mente .........................................277 Efecto sobre las lagunas y trazas foliares ................279 Cicatrización de heridas e injertación ......................282 XIX Tipos de tallos 284 Conífera .........................................284 Dicotiledónea leñosa .................................284 Dicotiledónea herbácea ...............................285 Dicotiledónea trepadora ...............................289 Dicotiledóneas con crecimiento secundario anómalo ............291 Monocotiledóneas ...................................294 Crecimiento secundario ...........................295 Referencias ...........................................295 XVIII.LA HOJA: ESTRUCTURA BASICA Y DESARROLLO ..............299 Morfología ...........................................299 Histología de la hoja de angiosperma ..........................299 Epidermis ........................................299 Mesófilo ..........................................301 Sistema vascular ....................................302 Nervios menores y el traslado de los solutos ...............305 Desarrollo ............................................308 Iniciación de los primordios foliares .........................308 Crecimiento ea longitud y ancho . .............. .....308 Crecimiento de la lámina ........... .. ........... ' -....312 Variaciones en las pautas del desarrollo ......................314 Diferenciación del mesófilo ......... . .................. =3i 5 Desarrollo de los tejidos vasculares ........................316 Abscisión ............................................317 Referencias ...........................................323 XIX. LA HOJA: VARIACIONES EN SU ESTRUCTURA ................327 La estructura foliar y el ambiente .................................327. Xeromorfismo 327 Morfología de fa hoja y posición en la planta .................332 Hojas de dicotiledóneas ........................................336 Variaciones en la estructura del mesófilo ....................336 Tejido de sostén .........................................338 Pecíolo . ..........................................339 Hojas de monocotiledóneas ................................341 Hojas de gramíneas ..................................341 Estructura de la hoja de las gramíneas y tipo de fotosíntesis .......343 Hojas de gimnospermas ...................................344 Referencias ...........................................347 XX. LA FLOR: ESTRUCTURA Y DESARROLLO ....................351 Concepto .............................................351 Estructura ............................................351 Las flores, las partes florales y su disposición .................351 Sépalo y pétalo ....................................353 Estambre .........................................354 Gineceo..........................................356 El carpelo ....................................356 Ovario......................................356 XX 1 Estilo y estigma 358 Sistema vascular .................................... 362 Desarrollo ............................................ 364 Inducción de la floración .............................. 365 Meristema floral .................................... 366 Origen y desarrollo de las partes florales .................... 368 Histogénesis ................................... 368 Organogénesis ................................. 371 Referencias ........................................... 372 XXI. LA FLOR: CICLO REPRODUCTIVO ......................... 375 Microsporogénesis ........................................ 375 Microsporangios y micrósporas .......................... 375 Caras parietales en el microsporangio ...................... 379 Polen ................................................. 380 Gametofito masculino ..................................... 383 Gametogénesis ...................................... 383 Tubo polínico ...................................... 386 Megasporogénesis . ........................................ 386 Ovulo .............................................. 386 Megásporas ............................................... 389 Gametofito femenino ......................389 Fecundación .......... ............................- . . . 392 Cigoto .......................................... 394 Referencias ........................................... 394 XXII. EL FRUTO ........................................... 399 Concepto y clasificación .................................. 399 La pared del fruto ........................................... 401 Tipos de fruto ...................................................... 402 Fruto seco 402 Fruto dehiscente ............................... 402 Fruto indehiscente .............................. 404 Fruto carnoso . ........................................407 Fruto con "cáscara" .............................. 408 fruto sin "cáscara" . .............................. 413 M Crecimiento fruto ...................................... 416 M Abscisión fruto ........................................ 418 Referencias ........................................... 419 XXIII.LASEMILLA ......................................... 423 Concepto y morfología ................................... 423 Desarrollo de la semilla .................................... 424 Cubierta seminal ........................................ 427 Ricinus .......................................... 429 Brassica y Sinapis ................................... 429 Cucurbita ........................................ 430 Glycine y Phaseolus ................................. 431 Tejidos de almacenaje de nutrientes ........................... 433 Carbohidratos ...................................... 435 XXI Proteínas 436 Lípidos .......................................... 437 Referencias ........................................... 437 XXIV.EMBRION Y PLANTULA ................................. 441 Embrión maduro ........................................ 441 Embrión de gramíneas ................................ 442 Desarrollo del embrión ................................... 443 Embrión de Capsella ................................. 445 Embrión de cebolla .................................. 446 Embrión de gramíneas ................................ 446 Tipos anómalos de embriogenia .......................... 454 Clasificación de los embriones ............................... 455 Plántula ............................................. 455 Germinación y establecimiento de la plántula ................. 455 Región de transición ................................. 461 Referencias ........................................... 462 GLOSARIO ............................................ 465 INDICE ALFABETICO 497 XXII 1. INTRODUCCION Este libro trata de la estructura interna de las plantas vivientes con semilla. Se hace énfasis en las angiospermas, pero se tratan también al- gunas características de las partes vegetativas de las gimnospermas. Se describe la anatomía de la flor, el fruto y la semilla de las angiospermas en los últimos capítulos. Las plantas con semilla tienen un cuerpo muy evolucionado con huellas de una especiali- ¿ación estructural y funcional. Esta especia- lización se expresa en la diferenciación de este cuerpo externamente en órganos e internamente en varias categorías de células, tejidos y siste- mas de tejidos.. Se reconocen generalmente tres órganos vegetativos: raíz, tallo y hoja. La flor se interpreta como un conjunto de órganos, al- gunos de los cuales son reproductivos (estam- bres y carpelos), otros son estériles (sépalos y pétalos). En relación con la estructura interna se destacan las características distintivas de las células y tejidos y se establecen tipos basándose en estas distinciones. Esta particularización del cuerpo vegetal y la categorización asociada de sus partes son enfo- ques lógicos y convenientes para el estudio de la planta porque centran la atención en la espe- cialización estructural y funcional de sus partes pero no deben destacarse en demasía para no oscurecer la unidad esencial de la planta. Esta unidad se percibe claramente si se estudia la planta en su desarrollo: este enfoque revela la emergencia gradual de los órganos y tejidos a partir del cuerpo relativamente indiferenciado del embrión joven. Un cambio similar, de lo menos a los más diferenciado, de lo menos a lo más particularizado, ha ocurrido en la evolución de las plantas con semilla, de modo que uno genera1jte concibe la raíz, el tallo, la hoja y los órgni florales como partes filogenética- mente interre lacio nadas, y se consideran Las cé- lulas y tejidos difenciados como derivados de células no especializadas del tipo que ahora se llama célula parenquimática. Incluso un punto de vista estático de las partes de una planta adulta revela su unidad e interdependencia: los mismos sistemas de tejidos son comunes a to- das. . Así, la división de la planta en órganos sólo puede hacerse en forma aproximada. Es impo- sible por ejemplo trazar una nítida demarcación entre vástago y raíz, entre tallo y hoja y, en muchos aspectos, la flor se parece al vástago vegetativo. Análogamente, las estructuras inter- nas no están netamente delimitadas y las cate- gorías de células y tejidos muestran formas de transición. ORGANIZACION INTERNA DEL CUERPO DE LA PLANTA El cuerpo de la planta está constituido por unidades morfológicamente reconocibles, las cé- íuía, cada una de ellas dentro de su propia pa- red celular y unida con otras células por medio de una sustancia intercelular cementante. Den- tro de esta masa ciertos grupos de células se dis- tinguen de otros estructural y/o funcionalmen- te. A estos agipamientos se les llama tejidos. Las variaciones estructurales de los tejidos se 1 basan en diferencia en las células que tos com- la planta y, al mismo tiempo, muestran varios ponen y en la manera en que se relacionan unas grados de especialización. Los principales tejidos con otras. Algunos tejidos son, desde el punto fundamentales son parénguima'en todas sus va- de vista estructural, relativamente simples, en el riantes, co/énquima, tejido de sostén de paredes sentido de que están constituidos por un solo engrosadas relacionado con el parénquima, y el tipo celular; otros, que contienen más de un esclerénquima, el principal tejido de sostén con tipo celular, son complejos, paredes gruesas, duras y, a menudo, lignificadas. La disposición de los tejidos en la planta co- mo un todo y en sus órganos principales pone Dentro del cuerpo de la planta, los diversos de manifiesto una organización estructural terísticas dependiendo de la parte de la planta, tejidos se distribuyen en configuraciones carac- funcional definida. Los tejidos vinculados a la cpucción del alimento y el agua —los tejidos del taxón de ésta o de ambos. Básicamente, di- vasculares— forman un sistema coherente que se chas formas se parecen en que el tejido vascular extiende en forma continua a través de cada está incluido en e1 fundamental y que el dérmi- órgano y de la planta entera. Estos tejidos co forma la cubierta externa. Las variaciones nectan lugares donde se incorpora agua y se sin- principales dependen de la distribución relativa tetizan alimentos cpn regiones de crecimiento, de los tejidos vascular y fundamental. En una desarrollo y almacenamiento. Los tejidos no dicotiledónea, por ejemplo, el tejido vascular vsculares son también continuos y sus disposi- del tallo forma un cilindro hueco con algo de clones indican interrelaciones específicas (tales tejido fundamental (la médula) rodeada por éste como entre tejidos de almacenamiento y tejidos y algo localizado entre los tejidos vascular y vasculares) y de funciones especializadas (tales .dérmico (la corteza). En la hoja, el tejido vascu lar forma un sistema anastomosado incluido en - como de sostén o almacenamiento). Se ha adj-- tado la expresión sistema de tejidos para d el tejido fundamental, aquídiferenciado como car la organización de los tejidos en grandes en- mesó-filo. En ¡a raíz, el cilindro vascular puede -tidades que revelan la unidad básica del cuerpo no inITTir medula, pero presenta corteza. vegetal. Aunque la clasificación de las células y de los tejidos es materia algo arbitraria, para una descripción ordenada de la estructura de la planta es necesario establecer categorías. Ade- más, si las clasificaciones surgen de (estudios comparativos amplios en los cuates la variabili- gJa y la transición de los caracteres aparecen claramente y se interpretan adecuadamente, es- tas clasificaciones no sólo resultancripj.a- mente útiles sino que también reflejan la rela- ción natural de las entklades clasificadas) De acuerdo con Sahs (1875), en este libro los principales tejidos Je una planta vascular se agrupan, según ¡a cortinuidad topográfica, en tres sistemas de tejido 4: 'el dérmico, el Vascular y el fundamental7 El primero comprénde la epi- dermis, es-decir la envoltura protectora externa y primaria que recubre el cuerpo de la planta y la peridermis, el tdo protector que sustituye a la epidermis, fundamentalmente en las partes de la planta que experimentan un aumento de es- pesor de origen secundario. El sistema vascular contiene dos tipos de tejidos onductores,el Poema (conductor del alimento) y el ,ile,ra (conductor del agua). El sistema fundamental inclúye tejidos que, en cierto sentido, forman el ejemento básico de Las células y tejidos de la planta derivan ge- neralmente del cigoto (oósfera fecundada) a tra- vés de etapas intermedias de desarrollo engloba- das en el embrión. El estadio embrionario, sin embargo, no se abandona completamente una vez que el embrión se ha desarrollado transfor- mándose en una planta adulta.. Las plantas tie-. nen la propiedad singular del crecimiento abier- to, que resulta de la presencia"e zonas de teji- embrionario, los meristemas, en'los cuales la formación de nudvas celulas continúa mientras otras partes de la planta llegan a la madurez. Los meristemas de los ápices de raíces y vásta- gos, los meristemas apicales, producen células de las cuales las que derivan se diferencian dan- do partes nuevas de raíz y vástago. Este creci- miento se llama primario y el cuerpo de la plan- ta resultante, el cuerpo primario. En muchas plantas, los tallos y raíces aumentan en espesor por el agregado de tejidos vasculares al cuerpo primario. Este crecimiento en espesor lo produ- ce el cambium vascular y se llama crecimiento secundario. Generalmente, el crecimiento secun- dario incluye también la formación de perider- ig por el neristema llamado fplógeno. Al cám- bium vascular y felógeno se les dend'rnina j•- laterales debido a su posición paralela a los lados del tallo y la raíz. .1 n; rr rc e; d,. d. re T Pi- ta na 7 1 dermis. El felógeno aparece cerca de la super- ficie de los órganos axiales que tienen creci- miento secundario y él mismo es secundario en su origen. Aparece en la epidermis, corteza, floema, o periciclo y produce felema hacia el exterior y felodermis hacia el interior. La felo- dermis puede ser escasa o estar ausente. Las cé- lulas del corcho son generalmente de forma ta- bular, de disposición cpmpacta, carecen de pro- tglastos en la madurez y tienen paredes suberi- ficadas. La f.elodermi?en general está constitui- da por células parquimáticas. los fenómenos de diferenciación —y a la consi- guiente diversificación de las partes de la plan- ta— de una manera que permita generalizar acerca de los rasgos comunes y divergentes en- PARENQUIMA tre los taxones relacionados o no. Las clasifica- ciones permiten tratar los fenómenos de laespe- Las células del parénquima forman tejidos çjalización ontogenética y filogenética en forma continuos en la corteza del tallo, de la raíz y en comparativa y sistemática. Lo que sigue es un el rnófilo de las aparecen también como resumen informativo sobre las categorías ca- rdones verticales .y radios en los tejidos vascu- múnmente aceptadas de células y tejidos de láiares. Son de origen primario en la corteza, mé- plantas con semilla, dula y-hoja, y de Origen primario o secundario en los tejidos vasculares. Las células parenqui- máticas son típicamente células vivas capaces EPIDERMIS de çrecer y dividirse. Tienen diversas formas; RESUMEN DE TIPOS DE CELULAS Y TEJIDOS Como está implícito en el comienzo de este capítulo, la separación de células y tejidos en categorías es, en cierto modo, contraria al he- cho de que las características estructurales va- rían y se transforman gradualmente unas en otras. Las células y los tejidos, sin embargo, ad- quieren propiedades diferenciales según su posi- ción en el cuerpo de la planta. Las clasificacio- nes de células y tejidos sirven para referirse a -1 { L Las células epidérmicas forman una capa continua en la sMperficie del cuerpo de la planta en estado primario. Ellas muestran varias carac- terísticas especiales relacionadas con su posición superficial. La masa principal de células epidér- micas, es decir las células epidérmicas propia- mente dichas, varían de forma pero son a me- nudo tabulares. Otras células epidérmicas son las oclusivas de los estomas y varios tricomas, incluyendo los pelos ri'icales. La epidermis puede contener células secretoras y esclerenqui- máticas. Las características distintivas principa- les de las células epidérmicas de las partes aé- reas de la planta son la cutícula en la pared externa y la cutinización de la pared externa, o de alguna o de todas las otras paredes. La epi- dermis proporciona protección mecáni ca y está relacionada con la restricción de la transpiración y con la aeración. En los tallos y raíces con gçimiento secundario, la epidermis es rflpfa- zada generalmente por la peridermis. PERÍDERMIS La peridermis comprende el felema (llamado también corcho o súber), el felógeno (denomi- nado también cámbium del corcho) y la felo- con frecuencia son poliédricas, pero pueden ser estrelladas o muy alargadas. Sus paredes son a menudo primarias, pero las secundarias no son excepcionales. El parénquima está vinculado con la foto s íntesis, el almacenamiento de divei -- los materiales, la cicatrización de heridas y el origen de estructuras adventicias. Las células pa- renquimáticas pueden especializarse como es- tructuras secretoras o excretor COL EN QUIMA Las células del colénquima apareceii como cordones o cilindros continuos cerca de la su- perficie de la cort eza en tallos y pecíolos y a lo largo de los nervios de las hojas normales. Es poco frecuente en las raíces. El colénquima es un tejido vivo estrechamente relacionado con el parénquima;, de hecho, en general se le consi- dera como una forma de parénquima especiali- zado como tejido de sostén en órganos jóvenes. La forma de las células varía desde prismática corta a muy alargada. La caracteristica mas es el eesamiento desigual de la pared primaria, - 3 ESCL EREN QUiMA Las células del esclerénquima pueden formar masas continuas o pueden aparecer en pequeños grupos, o individualmente entre otras células. Pueden desarrollarse en cualquiera o en todas las partes de la planta, sea primario o secunda- rio. Son elementos de fortalecimiento de las partes de la planta madura. Las células del es- clerénquima tienen paredes qr ~as secundarias, a rpnudo lignificadas, y pueden carecer de clo- roplastos en la madurez. Se disting s tipos ue celulares: esclereidas y fibras. La sclereid s va- rían en forma desde poliédricas has a argadas y pueden ser muy ramificadas. La fibra gene- ralmente son células largas y delgadas. XIL EMA El xilema es estructural y funcionalmente un tejido complejo que,-eri asociación con el floe- ma, se extiende sin interrupción por el cuerpo de la planta. Consta de varios-tipos de células y está relacionado con la conduccir del agua, el ajnacenamientoy el sostén.Puede ser de origen primario o secundario. Las principales células conductoras del agua son las traqueidas y los elementos de vaso. Estos últimos están unidos por sus extremos constituyendo vasos. El alma- cenamiento ocurre en las células parenquimáti- cas, que están dispuestas en filas verticales y, en el xilema secundario, también como radios. Las células de. sostén son.- las fibras y las esclereidas. FLOEMA El floema es un tejido complejo compuesto de varios tipos de células. Se encuentra en el cuerpo de la planta junto al xilema y puede ser de origen primario o secundario. Está relacio- nado con la conducción y el almacenamiento del alimento y con el sostén. Las células con- ductoras principales son las células cribosas y los elementos de los tubos cribosos, ambos tí- picamente anucleados en la madurez. Los ele- mentos de tubo criboso están unidos por sus extremos constituyendo tubos cribosos y están asociados con células acompañantes, que son es- peciales del parénquima. Otras células parenqui- máticas del floema aparecen constituyendo filas verticales. El floema secundario también contie- ne parénquima en forma de radios. Las células de sostén son las fibras y las esclereidas. 4 ESTRUCTURAS SECRETORAS Las células secretoras —las cuales producen diversas secreciones— no forman tejidos clara- mente delimitados, pero aparecen dentro de otros tejidos, primarios y secundarios, como cé- lulas aisladas o como grupos de series de célu- las, y también en formaciones más o menos cla- ramente organizadas en la superficie de la plan- ta. Las principales estructuras secretoras, en las superficies de las plantas, son células glandulares ep idérmicas; pelos y glándulas diversas, tales co- mo nectarios florales y extraflorales, ciertos hidatodos y glándulas digestivas. Las glándulas generalmente se diferencian en células no secre- toras de sostén y, sobre ellas, células secretoras superficiales. Las estructuras secretoras internas son células secretoras, cavidades intercelulares o canales tapizados con células secretoras (canales resiníferos, canales con aceites), y cavidades se- cretoras resultantes de la desintegración de célu- las secretorás (cavidades o bolsas con aceite). Los l,ticíferos pueden considerarse estructuras secretoras internas, ya sean células aisladas (lati- cíferos no articulados), generalmente muy rami- ficadas, o series de células unidas por una diso- lución parcial de las paredes (laticíferos articula- dos). Los laticíferos son generalmente multinu- cleados, y contienen un fluido, llamado látex, que puede ser rico en caucho. REFERENCIAS GENERALES .:. ....... La mayor parte de las citas bibliográficas que aparecen al final de los capítulos II al XXIV fueron seleccionadas de la literatura reciente pe- ro, para la presentación e interpretación de los temas, se recurrió también a las extensas listas de referencias dadas en el libro de Esau, Plant Anatomy (1965). En este capítulo introducto- rio se da a continuación una lista seleccionada de obras de anatomía vegetal y algunas de mor- fología vegetal; la mayoría de los libros corres- ponden a plantas con semillas, pero se incluyen algunos trabajos relacionados con la estructura de las plantas vasculares Inferiores. Aleksandrov, V. G. Anatomiya rastenij [Anat- omy oí plants.} 2nd ed. Moskva, Vysshaya Shkola. 1966. Bailey, 1. W. Contributions to plant anaton as o es es- 'en Jra a Waltham, Massachusetts, Chronica Botan- ¡ca Company. 1954. Biebi, A., and H. Germ. Praktikum der Pflan- zenanatomie. 2nd ed. Wien, Springer. 1967. Bierhorst, O. W. Morphology of vascular plants. 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Comienza su existencia generalmente con la oósfera fecunda- da, el cigoto, que se desarrolla dando un em- brión por medio de pasos característicos que prefiguran la organización del adulto (cap. XXIV). Las divisiones celulares que transforman al cigoto unicelular en una planta multicelular ocu- rren en orientaciones predeterminadas desde las etapas tempranasdel desarrollo del embrión, que a menudo comienzan con las primeras divisio- nes. Así se establecen configuraciones en la dis- tribución de las células, y el embrión en su to- talidad (fin 71) adonta una forma esnecífica en la cual se puede reconocer un eje y uno o más apéndices, parecidos a hojas, los cotiledo- nes. Debido a su localización por debajo de los cotiledones el eje, similar a un tallo, se denomi- na hipocótilo. En su extremo inferior (el polo de la raíz), el hipocótilo lleva una raíz incipien- te y en su extremo superior (el polo del vásta- Figura 2.1. Diagrama del embrión de una dicotiledó- nea. a, corte longitudinal. El meristema del vástago (ápice del vástago) está ubicado entre los cotiledones, el de la raíz (ápice de la raíz) está cubierto por la cofia. El procámbium se extiende a través del hipo- cótilo y de-los cotiledones; b, corte transversal a través de los cotiledones y del meristema apical del vástago. El procámbjum aparece como tres haces en cada cotiledón. 7 1 go), por encima de los cotiledones, un vástago incipiente. La raíz puede estar representada por su meristema (meristema apical de la raíz) o por una raíz primordial, la radícula. De modo similar, el meristema apical del vástago, locali- zado en el-polo del mismo puede o no iniciar el desarrollo de - un vástago por encima de los coti- ledones. Si,hay un vástago primordial, se deno- mina epicó tilo o plúmula. Las divisiones celulares en el embrión y el crecimiento diferencial concomitante y La va- cuolización de las células resultantes inician la organización de los sistemas tisulares. Los te- jidos componentes son aún meristemáticos pero su composición y sus características citológicas indican una relación con los tejidos maduros que aparecen posteriormente en la plántula en desarrollo. La epidermis futura está represen- tada por una capa superficial meristemática, la pro tádermis (o dermatógeno). Por debajo de ella, el meristema fundamental de la futura cor- teza se distingue por la vacuolización celular, que es más pronunciada aquí que en los tejidos contiguos. El tejido menos vacuolizado de loca- lización central, que se extiende a través del eje hipocótilo-raíz y los cotiledones, es el meris- tema del futuro sistema vascular primario. Este meristema es el procámbium (fig. 2.1). También se lo puede llamar tejido provascular o meriste- ma. provascular si se quiere hacer notar su des- tino futuro. Las divisiones longitudinales y el alargamiento celular confieren a las células pro- cambiales una forma angosta y larga. La confor- mación del procámbium en su totalidad varía en embriones de diferentes taxones vegetales pe- ro es consecuentemente el de un sistema coordi- nado, ordenado en forma continua entre los cotil dones y el eje hipocótilo-raíz. El sistema vascular de la plántula que se desarrolla a partir del mbrión es una copia agrandada y diferen- ciada del sistema procambial embrionario (cap. XXl\). DESDE EL EMBRION A LA PLANTA ADULTA Una vez germinada la semilla, el meristema apical del vástago forma, en secuencia regular, hojas, nudos y entrenudos (fig. 2.2). Los meris- temas apicales en las axilas de las hojas produ- cen vástagos axilares que, a su vez, tienen otros vástagos axilares. Como resultado de dicha acti- APICE DEL VASTAGO PRINCIPAL YEMA AXILAR VASTAGO AXILAR LLO CON liS JOVEN YEMA RMIENTE TALLO CON "CORTEZA'' ESCAMOSA--- RAIZ PRINCIPAL CON PERIDERMIS RAIZ LATE - R AL ¡DERMIS PELOS RADICALES APICE DE LA RAIZ PRINCIPAL Figura 2.2. Diagrama de una dicotiledónea perenne que ilustra la ramificación del vástago y de la raíz, el aumento en espesor del tallo y de la raíz por creci- miento secundario, y el desarrollo de la peridermis y la corteza sobre el eje engrosado. Los ápices de los vástagos principal y lateral (axilar) llevan primordios foliares de diversos tamaños. Los pelos radicales apa- recen a alguna distancia de los ápices- de la raíz principal y de las raíces laterales. (Adaptado de Rauh, W., Mcrphologie der Nutzpflanzen, Quelle und Meyer, Heidelberg, 1950.) - -1 E:] r viciad la planta presenta un sistema de ramas tura protectora hacen posible el desarrollo de el tallo principal Si los me ristemas axila sobre un cuerpo vegetal grande y muy ramificado co inactivos el vástago no se rami res permanecen mo sucede por ejemplo con los arboles fica como por ejemplo en muchas palmeras El Si bien no es impropio decir que una planta apical de la raíz, localizado en el ex merustema ya es adulta o"madura",en el sentido de tremo del hipocótilO —o de la radicula segun que se ha desarrollado a partir de una célula sea el caso—, forma la raíz principal (raíz prima- única y ha adquirido una estructura compleja ria). En muchas plantas la raíz principal produ- capaz de reproclucjrse, una planta con semilla, ce raíces laterales (raíces secundarias) a partir sin embargo, es un organismo siempre cambian- de nuevos meristemas apicales que se originan te. Mantiene su capacidad de adicionar nuevos profundamente en la raíz principal (origen en- incrementos a su cuerpo a través de la actividad J dógeno). Las raíces laterales producen, a su vez, de los meristemas apicales de vástagos y raíces nuevas raicillas. Así resulta -un sistema radical (fig. 2.3) y de aumentar el volumen de sus teji- muy ramificado. En algunas plantas, notoria- dos secundarios por medio de la actividad de mente en las monocotiledóneas, el sistema radi- los meristemas laterales. Las manifestaciones ex- ¡ cal de la planta adulta se desarrolla a partir de ternas del crecimiento se asocian con las activi- . raíces adventicias que se originan en el tallo. Un dades correspondientes a nivel celular. El creci- sistema radical de dicho tipo puede parecer un miento y la diferenciación requieren síntesis y • cepillo (raíz fibrosa) porque las raíces son simi- degradación de los materiales protoplasmáticos lares unas a otras en largo y forma, y de la pared celular, y suponen un intercambio .1 . . . El—crecimiento antes descrito comprende la de sustancias orgánicas e inorgánicas que circu- etapétativa en la vida de una planta con lan por los tejidos conductores y se difunden de semilla. En un momento apropiado, determina- célula a célula hasta sus destinos finales. Diver-. do en parte porun ritmo endógeno de creci- sos procesos tienen lugar en órganos especializa- miento y en parte por condiciones ambientales dos y sistemas de tejidos al proveer sustratos (especialmente luz y temperatura), 11 el meriste- orgánicos para las actividades metabólicas. Una ma apical vegetativo del vástago se transforma particularidad notable del estado vivo de una en un meristema apical reproductivo, es decir, planta es que sus perpetuos cambios están ex- en las angiospermas, en un meristema apical tremadamente coordinados y ocurren en secuen- floral que produce una flor o una ¡nf lorescen- cias ordenadas. 22 Además, como otros organis- cia. En el ciclo de vida de la planta la etapa mos vivos, las plantas exhiben fenómenos rítñii- vegetativa es seguida, por lo tanto, por la repro- cos, algunos de los cuales claramente acompa- ductiva. fían las periodicidades ambientales e. indican una 4 . .. La etapa de desarrollo que termina con la aptitud para medir el tiempo. 21 maduración de los derivados mas o menos direc- tos de los meristemas apicales se.conoce como 4 crecimiento primario. Este produce un cuerpo MERISTEMAS APICALES vegetal completo con raíces, tallos, hojas, flores, Y SUS DERIVADOS frutos y semillas y con su sistema dérmico (epi- dermis), de tejido fundamental y vascular. Pe- La formación de uevas células, tejidos y ór- queñas dicotiledóneas anuales y la mayoría de gafos a partir de la atividad de meristemas api- las monocotiledóneas completan su ciclo vital cales se relaciona cor la división celular. Ciertas con el crecimiento primario.La mayoría de las células de los meristemas se dividen de tal mo- dicotiledóneas y gimnospermas, sin embargo, do que una de las células resultantes de la divi- tienen una etapa secundaria de crecimiento re- sión pasa a ser una nueva célula del cuerpo; la sultante de la actividad del cámbium vascular, otra permanece en el meristema. Las que per- 2 Este meristema aumenta la cantidad de tejidos manecen en el meristema pueden llamarse ,jj- vasculares y, por lo tanto, incrementa el espesor ciales, y sus pi d4 t±de=1a=dvisiÓn, que pasan del eje (tallo y raíz; fig. 2.2). La formación del a integrar el cuerpo, Ierivadas. El concepto tejido de protección, peridermis (que reemplaza de iniciales y derivadas debe, sin embargo, tener a la epidermis) es considerado también como en cuenta que ras iniciales no son esencialmente una parte del crecimiento secundario. La adi diferentes de sus derivadas y pueden ser susti- ción secundaria de tejidos vasculares y la cober- tuidas por éstas. El concepto de iniciales y den- 9 MERISTEMA APICAL DEL VASTAGO PRIMORDIO DE LA HOJA PROCAMBILJM PR OTO O ERM 15 YEMA AXILAR MERISTEMA FUNDAMENTAL PROTODERMIS PROCAMBIUM MERISTEMA FUNDAMENTAL MERISTEMA APICAL DE LA RAIZ COFIA 1 Figura 2.3. Punta del vástago (A) y punta de la raíz (8) de la plántula de lino (Linum usitatissimum) en cortes longitudinales. Ambos ilustran los meristemas apiçales y los tejidos meristemáticos primarios derivados. A, están presentes Tos primordios de las hojas y las yemas axilares. 8, la cofia cubre el meristema apical. (A, de J. E. Sass, Boranical Microtechnique, 30 ed. The Iowa State College Press. 1958.) lo t 1 vadas se toma a partir de varios aspectos vincu- lados con las descripciones del cámbium vascu- lar (cap. X) y los meristemas apicales de la raíz (cap. XIV) y del vástago (cap. XVI). Baste seña- lar aquí que, de acuerdo con el punto de vista corriente, ciertas células meristemáticas actúan como iniciales principalmente porque ocupan la posición adecuada para tal actividad, y que los meristemas apicales de raíces y tallos de las plantas vasculares superiores (gimnospermas y angiospermas) contienen grupos de iniciales. El término meristema apical se refiere al complejo de células compuestas por las iniciales y sus derivadas inmediatas (fig. 2.3). Las deriva- das en general se dividen también y producen una o más generaciones de células antes que, cerca de la punta de la raíz o del tallo, se pro- duzcan los cambios citológicos que denotan di- ferenciación de tipos específicos de células y tejidos. Es más, las divisiones continúan a nive- les donde tales cambios son ya discernibles. En otras palabras, el crecimiento, en el sentido de la división celular, no se limita al extremo mis- mo de la raíz o del vástago sino que se extiende a niveles considerablemente alejados de la re- gión generalmente llamada meristema apical. De hecho, las divisiones a alguna distancia del ápice son más abundantes que en él. 5 En el vástago, una actividad meristemática más intensa se ob- serva a niveles donde se inician nuevas hojas más que en el extremo, y durante el alargamien- to del tallo, la división celular se extiende varios entrenudos por debajo de meristema apical. 15 En la actividad meristemática, la división ce- lular se combina con un agrandamiento de los productos de la división. Generalmente, de un tejido meristemático más joven a uno más viejo, aumenta el tamaño celular (fig. 2.3) y eventual- mente llega a ser el factor principal del aumen- to de ancho y longitud de la región particular de la raíz y del vástago. Las células que ya no se dividen —pueden, sin embargo, estar todavía agrandándose— gradualmente se diferencian dan- do células específicas, características de las re- giones del vástago o de la raíz donde están si- tuadas. Así, los diversos fenómenos de creci- miento y diferenciación se superponen en una misma célula; es más, al mismo nivel del vástago o la raíz, diferentes regiones pueden estar en diferentes etapas de crecimiento y diferencia- ción. La relación entre células en división y agran- damiento celular en la actividad meristemática fue analizada en términos de control genético de la forma de la planta. Stebbins 17 distingue entre condiciones de "mitosis determinada" y de "alargamiento determinado" (mejor dicho "agrandamiento determinado") en el meristema, y propone la siguiente hipótesis. Los genes que controlan la forma de las hojas y de otras par- tes de las plantas superiores, así como los que gobiernan el número y disposición de ls partes de las plantas, ejercen su acción regulando, por un lado,, la velocidad y distribución de la mito- sis y, por el otro, el momento en que se produ- ce la transición del estado de "mitosis determi- nada" al de "agrandamiento determinado". En vista del cambio gradual desde los meris- temas apicales a los tejidos adultos primarios y que se manifiesta también en los fenómenos de la división celular, el agrandamiento y la dife- renciación celular, no se puede restringir el tér- mino meristema al ápice del vástago o de la raíz. Las partes del vástago y la raíz donde los futuros tejidos y órganos están todavft -- n for- mación, pero donde aún se producen Ia_dMión y el alargamiento celular, son también meriste----- máticos. Si se desea hacer una distinción entre el meristema apical y los niveles subyacentes, se puede hablar de meristemas apicales y de los tejidos meristemáticos primarios por debajo de ellos y uno puede utilizar los términos punta de raíz y punta de vástago en sentido amplio para incluir el meristema apical y los tejidos meriste- máticos subyacentes. Dl FERENCIACION, ESPECIALIZACION Y MOR FOGENESIS El cambio progresivo desde un tejido meris- temático estructura¡ mente . simple a los tejidos variables y complejos y las combinaciones de tejidos en el cuerpo del vegetal adulto se cono- ce como diferenciación. Los cambios desde el estado meristemático indiferenciado al estado adulto diferenciado abarcan la constitución quí- mica de las células así como sus características morfológicas, y se los puede analizar en térmi- nos de células aisladas, de tejido, de sistema de tejidos, de órgano, o de planta en su conjunto. La diferenciacr6n puede ser considerada como un proceso doble, primero, el de tornarse dife- rente de los precursores meristemáticos y, se- 11 gundo, el de tornarse diferentes de las células o de los tejidos vecinos. Cuando comparamos las células que comple- taron su diferenciación reconocemos que algu- nas se han vuelto mucho más diferentes de las células meristemáticas que otras y que el mayor grado de cambio se asocia con una especializa- ción más pronunciada con referencia a las fun- ciones que llevan a cabo las células en el cuerpo de la planta. Un alto grado de especialización lo alcanzan, por ejemplo, las células conductoras del agua en el xilema, células con paredes rela- tivamente gruesas y que no tienen contenido vivo en la madurez, y por los elementos cribo- sos conductores de alimento en el floema, célu- las que carecen de núcleo en la madurez. Un cambio menos profundo es el de la diferencia- ción de la célula del parénquima fotosintético en el mesófilo de una hoja. Tal célula puede tener una forma notoriamente diferente al de su precursor meristernático, pero su pared se espe- sa sólo moderadamente y su protoplasto perma- nece completo. La característica más notable en el desarrollo de dicha célula es la adquisición de numerosos cloroplastos. Si una célula diferenciada retiene su proto- plasto, puede ser estimulada para reanudar la actividad meristernática. Las lesiones en una ho- ja, por ejemplo, pueden inducir la división de las células del mesófilo y la formación subsi- guiente de tejido protector suberizado. Las célu- las del mesófilo puedentambién cultivarse ¡n vitro. 12 La formación de un tejido calloso a lo largo de las superficies cortadas es otro ejemplo de lá reanudación de la división celular por par- te del parénquima, y un parénquima así puede ser muy antiguo. 2 Las células vivas diferencia- das pueden tornarse meristemáticamente activas en forma espontánea, como se demuestra por la formación de peridermis en los tallos. El desa- rrollo de vástagos o raíces adventicias, por reac- tivación de la división celular en el parénquima diferenciado, es también a menudo espontáneo. Durante el desarrollo, o la ontogenia, de una planta, el crecimiento y la diferenciación celular están coordinados de modo tal que la planta resultante adquiere una forma específica, exhi- biendo así el fenómeno de la morfogénesis. El término morfogénesis puede usarse al referirse tanto al desarrollo de la forma externa como a la organización interna. En este contexto, la di- ferenciación y la especialización son elementos de la morfogénesis. Para comprender las relaciones causales y los mecanismos de control en la diferenciación ce- lular y en la morfogénesis, los investigadores lle- van a cabo diversos estudios sobre el desarro- llo. 3 La investigación puede referirse al desa- rrollo normal de las células, tejidos, embriones, partes de plantas o plantas enteras; con creci- miento anormal; con respuestas de plantas a di- versos estímulos externos o tratamientos quirúr- gicos; 23 o con estudios particularmente fructí- feros sobre células, tejidos u órganos extirpados de plantas y cultivados in vitro. 7 • 18, 20 Partes de plantas (desde órganos a células aisladas, o aun protoplastos libres) 8 pueden ser inducidos a crecer y a producir plantas completas. La for- mación de una planta en cultivo, hasta llegar a obtener un organismo completo, consiste esen- cialmente en la asociación coordinada de la raíz y el tallo emergentes. La aptitud de células aisladas para llegar a producir ¡a vitro una planta completa, es un índice de su toti potencia¡ ¡dad . desde el punto de vista del desarrollo. Según opiniones generali- zadas, las células son totipotentes porque, al fin y al cabo, se originan de una misma célula, el cigoto y, por consiguiente, pueden considerarse genéticamente idénticas. El problema es enton- ces dilucidar cómo las progenies de células toti- potentes similares se diversifican considerable- mente en su estructura y sus funciones durante el desarrollo de .la planta. El modelo diseñado para explicar la diversificación de-células genéti- camente idénticas postula que no todos los ge- nes del mismo complemento son activos en una célula al mismo tiempo. Como expresó Heslop- Harrison lo , los cambios en el desarrollo de las plantas se basan en los tipos cambiantes de re- presión y desrepresión de los genes. los_estíinii- los exteigi.s apç.piadodos pueden causar la activa- ción de ciertos genes y la represión de otros. Como resultado, las células se tornan capaces de responder ante los estímulos particulares y se- guir caminos específicos de desarrollo. A nivel molecular, una activación de ciertos genes por algún agente, una hormona por ejemplo, 1.19 provoca una síntesis de enzimas específicas que determinan la vía de la diferenciación celular. Dado que la concentración de cada enzima pue- de preceder a los cambios morfológicos en célu- las y tejidos, uno puede decir que la capacidad de una célula para reaccionar a un estímulo de cierta manera se establece con anterioridad a la abierta manifestación de la diferenciación. 12 4' -- Además de explicar cómo una célula puede ser induoida a seguir una determinada vía de desarrollo, se debe aclarar por qué los tipos ce- lulares específicos se diferencian en posiciones específicas del cuerpo vegetal; en otras palabras, por qué la diferenciación celular de un organis- mo sigue determinado modelo. El desarrollo de los sistemas de tejidos y órganos característicos de una planta indica claramente que cada célula que compone la planta en crecimiento no des- pliega su totipotencialidad cuando es compo- nente estructural de un Organismo. Las células están sujetas a una restricción posicional y ma- nifiestan sólo algunas de suspotencialidades. El tipo de restricción (tipo de genes reprimidos) varía de posición en posición, de modo que una célula en una posición sigue un camino diferen- te de desarrollo que una célula en otra posición. Consideraciones de este orden han llevado al concepto de. interacción entre células vecinas, aunque las ideas acerca del agente de la interac- ción son algo vagas. Se postuló que unas células suministran a otras algunas sustancias vitales para el creci- miento y la diferenciación. 24 Esta interacción puede expresarse en efectos inductivos que se manifiestan por la aparición de células especí- ficas (similares o diferentes), contiguas, así co- mo en una incompatibilidad entre estructuras o condiciones análogas. Los efectos inductores es- tán bien ilustrados por la sucesión de hechos en la z1gen ZrA_cj,óti de los j airs sçjpçij - dos (cap. VIII) y en la diferenciación de las combinaciones de células oclusivas y anexas en la epidermis foliar (cap. VII). Algunos autores entienden que hay incompatibilidad mutua cuando ocurre (por ejemplo, en a aparición de un primordio foliar) que ciertas legiones de ac- tiva división celular impiden apaentemente que células vecinas intervengan en la ctividad meris- temática. ' Un estudio en que el crecimiento de las célu- las en suspensión se comparó con el crecimiento del mismo tipo de células agrupadas, sumistró pruebas experimentales de la interacción celu- lar. 24 Se forzó a un número conocido de cé- lulas, que crecían en suspensión, a reagruparse al confinarlas en un espacio cilíndrico de nylon. En las suspensiones, la velocidad exponencial de crecimiento (medida por el número de células y peso de los cultivos) resultó independiente del número de células, mientras que en los grupos la velocidad de crecimiento resultó afectada por el número de células: la velocidad fue más alta en presencia de un mayor número de células. El mismo estudio mostró, además, que la interac- ción celular afecta la diferenciación celular (en este caso esclereidas). 24 Según los autores, el desarrollo del embrión, ya sea a partir de una oósfera fecundada o a partir de una célula de un cultivo en suspensión, indica también que la interacción celular es un factor limitativo en el desarrollo organizado y que el carácter secuen- cial de la diferenciación en el embrión refleja el número de células presentes. Las consideraciones sobre el crecimiento y la diferenciación a niveles de células y tejidos lleva a interrogantes relacionados con la determina- ción de la forma de los órganos de las plantas, y en concordancia, de la planta en su totalidad. Con palabras de Heslop-Harrison a nivel de la organogénesis el control se extiende más allá de los efectos de las células vecinas entre sí. Puede haber interacciones---entre los diferentes tejidos y órganos posiblemntpor transferencia de hormonas y nutrientes. La aparición de tales interacciones a larga distancia sería de las evidencias del desarrollo integrado de un cuerpo vegetal por interdependencia de sus partes. Otro fenómeno que indica la presencia de un meca- nismo regulador global de la morfogénesis vege- tal es la polaridad, es decir la existencia de dife- rencias, tanto fisiológicas como estructurales, entre los dos extremos de una planta o entre sus órganos individuales; es una forma de asime- tría en la organización. Aunque hay evidencia de que el ambiente es importante en el estable- , cimiento de la polaridad,46 el tipo bipolar de desarrollo puede detectarse en cuanto el em- brión comienza a desarrollarse y continúa sien- do uno de los factores dominantes
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