IIà ESERCITAZIONE DI BOTANICA

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1 IIà ESERCITAZIONE DI BOTANICA

2 FUNGHI

3 I FUNGHI - CHE TIPO DI ORGANISMI SONO? Sono organismi eucarioti con metabolismo chemioeterotrofo, ossia ottengono carbonio per ossidazione di composti organici preformati. Occupano habitat prevalentemente terrestri, sono associati con un ampio range di piante e animali e loro prodotti in relazioni saprotrofe, mutualistiche e parassitiche I funghi giocano un ruolo importante nei cicli del carbonio e dell azoto, al pari dei batteri, come agenti decompositori. Riescono ad immagazzinare composti semplici (zuccheri, acidi organici e amminoacidi) trasportandoli direttamente nella cellula, e molecole complesse (cellulosa, lignina, pectine) dopo averle demolite con enzimi extracellulari

4 Importanza dei funghi Agenti di biodegradazione e biodeterioramento. Le comuni muffe sono funghi. Responsabili della maggior parte delle malattie delle piante e di varie malattie degli animali (compreso l uomo) Usati in processi di fermentazione industriale Usati in produzione commerciali di molti prodotti biochimici (es, antibiotici, ciclosporina...) Coltivati commercialmente per fornirci una diretta fonte alimentare Usati nel biorimedio di suoli e acque inquinate attraverso la rimozione di sostanze nocive Benefici in agricoltura, orticoltura e selvicoltura (micorrize e biocontrollo)

5 Classificazione dei FUNGHI Divisione Zygomycota (zigomiceti) Divisione Ascomycota (ascomiceti), comprende la maggior parte dei lieviti, tartufi, spugnole.. Divisione Basidiomycota (basidiomiceti), comprende alcuni lieviti, la maggior parte dei funghi più familiari

6 Organizzazione del tallo fungino Alcuni funghi sono unicellulari, ma la maggior parte è pluricellulare Organizzazione coccale (unicellulare e uninucleata) è primitiva (presente in lieviti, ascomiceti e basidiomiceti primitivi) Organizzazione sifonale (o cenocitica, cellule filamentose plurinucleate) organizzate in IFE senza setti (Zigomiceti) Organizzazione tricale (pluricellulare, filamenti costituiti da cellule mononucleate o binucleate) (IFE del MICELIO di Ascomiceti e Basidiomiceti, provviste di setti o pareti trasversali) Le cellule ifali costituiscono il tallo fungino e una massa di ife è detta micelio.

7 COME SI RIPRODUCONO Si riproducono per mezzo delle spore* La spora è l elemento di dispersione e sopravvivenza. Riproduzione sessuale Riproduzione asessuale Fasi dello stesso ciclo vitale *Cellula riproduttiva capace di svilupparsi in un individuo adulto senza fondersi con un altra cellula In tutti i funghi la meiosi segue direttamente la formazione dello zigote (ciclo aplobiontico) o è intermedia (ciclo aplodiplobionte)

8 Rhizopus stolonifer (ZIGOMICETI) ciclo aplobionte A sporangioforo rizoide zigosporangio (ifa di adesione al substrato) B Spore mitotiche Il micelio è costituito da diverse ife aploidi (cenocitiche) che penetrano nel substrato. Da queste ife si sviluppano ife aeree dette STOLONI. Gli stoloni formano RIZOIDI ogni volta che le loro estremità toccano il substrato. In corrispondenza dei rizoidi si sviluppano filamenti eretti detto SPORANGIOFORI. La parte terminale di ogni sporangioforo, rigonfia, contiene numerosi nuclei aploidi. Successivamente, intorno ad ogni nucleo si forma una massa citoplasmatica e le cellule si separano per formare le spore mitotiche che vengono liberate. sporangio sferico setto (Foto Fattorini L., Veloccia A., Sapienza Università di Roma) sporangioforo

9 Rhizopus stolonifer (ZIGOMICETI) È la comune muffa nera del pane spore sporangio (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Nel corso della maturazione lo sporangio diventa nero conferendo alla muffa la sua tipica colorazione

10 Catenelle di conidi Penicillium sp.(ascomiceti) spesso su frutta in decomposizione (Da: Si presenta sotto l aspetto di muffa verdognola, viene coltivato industrialmente per l estrazione della penicillina (Penicillium notatum) L apice delle ife fertili origina vari rami brevi, le cui cellule estreme formano una catenella di conidi. Aspetto di pennelli (da qui il nome). Corpo fruttifero con aschi di forma sferica contenenti ciascuno 8 ascospore. 100x (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma)

11 Basidiomiceti basidiospore sterigma Basidio (sporangio ) imenio -Micelio sempre settato -Micelio primario, costituito da cellule uninucleate -Micelio secondario, dicariotico, che forma il corpo fruttifero o basidiocarpo In natura la maggior parte dei basidiomiceti si riproduce per mezzo di basidiospore (spore lamelle meiotiche)

12 Agaricus bisporus (Basidiomiceti) lamelle Il corpo fungino bianco (basidiocarpo) è costituito da ife strettamente intrecciate e le spore (basidiospore) sono prodotte da sporangi, detti basidi, che rivestono le lamelle presenti sulla faccia inferiore del cappello Imenio 2 basidiospore per basidio basidio (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Isolare una lamella e montarla sul vetrino con acqua. Osservarne il bordo al massimo ingrandimento.

13 STRUTTURA PRIMARIA DI FUSTO E RADICE

14 Argomenti: Struttura primaria del fusto: - eustele= Trifolium (Trifoglio) Salvia officinalis (Salvia) - atactostele= Ruscus hypoglossum (Pungitopo) Struttura primaria della radice: - protostele= Ranunculus (Ranuncolo) - actinostele= Iris Foglia: - Dorsoventrale (bifacciale)- OLEANDRO - Equifacciale= Pinus pinea (pino) FOTO DI: Fattorini L. e Veloccia A., 2014 (unpublished)

15 TESSUTI PRIMARI TESSUTI TEGUMENTALI: Epidermide Strato cellulare più esterno delle parti erbacee subaeree della pianta Svolge la funzione di protezione e regola i rapporti della pianta con l ambiente esterno, con parete modificata, anche in funzione delle condizioni ambientali, prive di spazi intercellulari Le pareti esterne presentano depositi di cutina, al quale possono aggiungersi anche delle cere. Parenchima TESSUTO DI RIEMPIMENTO (parti molli di una pianta) Le parenchimatiche hanno una parete primaria sottile, rappresentano il tipo più comune di tessuto. Esistono numerosi tipi di parenchima, specializzati per svolgere particolari funzioni: Parenchima fotosintetico Parenchima di riserva (es. Parenchima amilifero) Parenchima aerifero

16 TESSUTI MECCANICI: Svolgono la funzione di sostegno Collenchima Sclerenchima presentano una parete primaria che rimane sottile e si ispessisce in altre. più frequentemente agli angoli (collenchima angolare). Fornisce sostegno plastico. Con pareti lignificate a differenziamento concluso Si differenziano negli organi che hanno completato lo sviluppo ed hanno raggiunto le dimensioni definitive sono di due tipi (entrambi con parete ispessita e lignificata): fibre (lunghe) sclereidi (corte)

17 TESSUTI CONDUTTORI: Xilema (o Legno) CONDUCE ACQUA E SALI MINERALI formato da due diversi tipi di cellule, entrambe con parete ispessita e lignificata : tracheidi trachee Cellule ridotte alla sola parete! Floema (o Libro) DISTRIBUISCE ZUCCHERI E MINERALI formato da elementi cribrosi: cellule cribrose tubi cribrosi Gli elementi cribrosi differentemente da quelli tracheali devono per svolgere la loro funzione.

18 La disposizione dei tessuti primari La stele presenta il tessuto vascolare organizzato in FASCI di conduzione A seconda del tipo di stele, al centro del cilindro vascolare il tessuto parenchimatico può estendersi in un area omogenea detta MIDOLLO. EUSTELE (DICOTILEDONI E GIMNOSPERME) Fasci collaterali aperti ATACTOSTELE (MONOCOTILEDONI) Fasci collaterali chiusi No raggi midollari

19 1. Effettuare tutte le sezioni Colorazione 2. Porre le sezioni in acqua di Javel (ipoclorito di sodio diluito 1:8) (le sezioni si decolorano) 3. Calcolare 10 min dall ultima sezione 4. Lavaggio in acqua 5. Mettere in acido acetico diluito (acqua acidulata) per 7-8 min (le sezioni vengono preparate a trattenere il colorante) 6. Mettere nel colorante Carminio Verde-iodio per 2-3 min 7. Lavaggio in acqua 8. Montaggio su vetrino con acqua e osservazione (si raccomanda di utilizzare poche gocce di colorante) RISULTATI: Legno e cellule lignificate verde bandiera Libro rosso Parenchimi midollari e corticali ciclamino Fibre sclerenchimatiche azzurro Collenchima rosso Sughero e cellule suberificate arancio

20 Eustele procambio floema TRIFOGLIO xilema

21 Atactostele Ruscus PUNGITOPO Fasci collaterali chiusi

22 LA RADICE IN STRUTTURA PRIMARIA

23 Protostele I colori non corrispondono a quelli ottenuti con Rosso Carminio-Verde Iodio Ranunculus repens (DICOTILEDONE)

24 Iris (MONOCOTILEDONE) Actinostele I colori non corrispondono a quelli ottenuti con Rosso Carminio-Verde Iodio Ispessimenti ad U dell endoderma (lignificate le pareti tangenziali interne e quelle radiali)

25 LA FOGLIA

26 Foglia di dicotiledone Nervature reticolate Grossa nervatura CENTRALE, da cui si originano nervature LATERALI, PERIFERICHE. Sede degli scambi di materiale!

27 Foglia dorso-ventrale (Dicotiledone) 1. Cuticola 2. Parenchima fotosintetico 3. Epidermide inferiore (molti stomi) 4. STOMI 5. NERVATURA (xilema di colore rosso; floema di colore viola) 6. MESOFILLO LACUNOSO (diffusione di CO2) 7. MESOFILLO A PALIZZATA (fotosintesi) 8. Epidermide superiore (pochi stomi) N.B. I fasci vascolari delle foglie sono di tipo collaterale chiuso, solo eccezionalmente può avvenire un piccolo accrescimento secondario, limitato alla nervatura centrale delle foglie che durano per anni.

28 Pinacee Adattamenti per ridurre la traspirazione: -Riduzione della superficie fogliare - Mesofillo compatto - Spessa cuticola -Parete delle cellule epidermiche ispessita - Stomi infossati

29 Pinus pinea Foglia equifacciale, xerofita epidermide endodermide Mesofillo omogeneo Ipoderma meccanico floema xilema Canali resiniferi Stoma infossato

30 - Struttura secondaria del fusto Pinus pinea (pino) Tilia (tiglio) - Struttura secondaria della radice Vicia faba (fava) FOTO DI: Fattorini L. E Veloccia A., 2014 (unpublished)

31 Nelle piante dotate di eustele (Gimnosperme e la maggior parte delle Angiosperme dicotiledoni) l attività di due meristemi secondari consente il passaggio alla struttura secondaria del fusto: FLOEMA SECONDARIO (est) CAMBIO CRIBRO-VASCOLARE XILEMA SECONDARIO (int) CAMBIO SUBERO-FELLODERMICO ( o FELLOGENO) SUGHERO (est) FELLODERMA (int)

32 UN VERO ACCRESCIMENTO SECONDARIO È PRESENTE IN TUTTE LE GIMNOSPERME ED IN MOLTE DICOTILEDONI, È INVECE ASSENTE NELLE MONOCOTILEDONI E NELLE FELCI. periderma

33 Cambio subero-fellodermico Cambio cribro-vascolare Il fellogeno produce verso l interno strati di cellule parenchimatiche (felloderma) e verso l esterno strati di sughero (=tessuto tegumentale secondario) Ogni anno un nuovo fellogeno sostituisce quello precedente (a differenza del cambio cribro-vascolare)

34 Transizione alla struttura secondaria nel FUSTO DI SALVIA cambio cribro-vascolare

35 Struttura primaria del fusto tipo Tilia struttura primaria del caule delle specie arboree

36 La struttura del legno delle angiosperme è molto varia. presenza di diversi tipi cellulari: - Trachee - Tracheidi - Fibre - cellule parenchimatiche STRUTTURA SECONDARIA DEL FUSTO Legno eteroxilo Fusto di Tiglio Nel floema secondario non si osservano andamenti stagionali come per lo xilema. Il floema secondario è attivo per meno di un anno. Solo lo strato più interno è attivo nella conduzione.

37 STRUTTURA SECONDARIA DEL FUSTO Legno eteroxilo Fusto di Tiglio COSTITUITO DA: -periderma (sughero + fellogeno + felloderma) - floema secondario con il parenchima di dilatazione (i raggi parenchimatici aumentano di larghezza verso l esterno) - il legno secondario di tipo eteroxilo, cioè costituito di trachee e tracheidi, di fibre sclerenchimatiche e cellule parenchimatiche - parenchima midollare al centro

38 STRUTTURA SECONDARIA DEL FUSTO Legno omoxilo Fusto di Pinus sp. Con fibrotracheidi I colori non corrispondono a quelli ottenuti con Rosso Carminio-Verde Iodio

39 STRUTTURA SECONDARIA DEL FUSTO Legno omoxilo COSTITUITO DA: -fibrotracheidi (sostegno meccanico e conduzione) - raggi midollari uniseriati - legno primaverile (legno precoce) costituito da fibrotracheidi con lume dei vasi maggiore e parete meno spesse e legno estivo (tardivo) costituito di fibrotracheidi con lume minore e parete più spessa: ciò consente di distinguere, anche in un legno omoxilo, le cerchie annuali

40 Xilema I P LA RADICE IN STRUTTURA SECONDARIA M Floema I Floema I Nelle Gimnosperme e nelle Angiosperme Dicotiledoni l'accrescimento diametrale della radice avviene ad opera di un meristema secondario, il cambio cribrovascolare (in verde) che forma nuovo legno verso l interno e nuovo libro verso l esterno. Inizialmente il cambio si forma da cellule parenchimatiche fra lo xilema primario e il floema primario e poi anche da cellule del periciclo prospicienti i poli protoxilematici assumendo un andamento sinusoidale. 1. corteccia; 2. endoderma; 3. periciclo; 4. arche xilematiche (xilema primario); 5. floema secondario 6. legno secondario 7. cambio; 8. arca floematica (floema primario); P M Protoxilema esarco Metaxilema endarco

41 LA RADICE IN STRUTTURA SECONDARIA Nella radice il primo fellogeno si origina gen. dal periciclo (più in profondità che nel fusto)

42 LA RADICE IN STRUTTURA SECONDARIA COSTITUITO DA: - periderma - floema secondario - cambio cribro- vascolare - legno secondario eteroxilo (tipico delle Dicotiledoni) La porzione di cambio cribro-vascolare che deriva dal periciclo origina spesso ampi raggi parenchimatici (secondari): questi raggi sono allineati con i poli protoxilematici dello xilema I (al centro della sezione) (NB: ciò non accade nel fusto!!!) La corteccia primaria (con l endodermide) viene distrutta con l accrescimento secondario (il fellogeno origina dal periciclo che prolifera) La struttura istologica del legno e del libro è uguale a quella del fusto; generalmente però il legno della radice contiene meno fibre e più vasi e le cerchie annuali sono meno marcate.

43 LA RADICE IN STRUTTURA SECONDARIA Vicia faba parenchima di dilatazione libro secondario raggio midollare