La pianta come l uomo: strutture e funzioni

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Vito Bertoni
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1 La pianta come l uomo: strutture e funzioni Bartolomeo Dichio Dipartimento di Scienze dei Sistemi Colturali, Forestali e dell Ambiente Matera, 06 febbraio 2011

2 Strutture e funzioni

3 eucarioti organizzazione di tipo cellulare Somiglianze biochimiche Alghe muffe 3,2 miliardi di anni Procarioti (batteri virus) I cinque regni comprendono: il regno animale (eucarioti pluricellulari a nutrizione eterotrofa, per ingestione); il regno vegetale (autotrofi pluricellulari a nutrizione autotrofa); il regno dei funghi (eucarioti pluricellulari a nutrizione eterotrofa, per assorbimento); il regno dei protisti (eucarioti unicellulari, a nutrizione mista); il regno delle monere (comprendente archeobatteri, eubatteri e alghe azzurre o cianobatteri, ossia organismi procarioti a nutrizione mista).

Evoluzione della vita vegetale Il pianeta terra ha circa 4,5 miliardi di anni 3,2 miliardi di anni fa I primi fossili ( cellule molto semplici procarioti) Formazione di acqua, molecole organiche e

4 Evoluzione della vita vegetale Il pianeta terra ha circa 4,5 miliardi di anni 3,2 miliardi di anni fa I primi fossili ( cellule molto semplici procarioti) Formazione di acqua, molecole organiche e forme viventi Eterotrofi 2,8 miliardi di anni fa I primi organismi fotosintetici 2 miliardi di anni fa comparsa di Ossigeno Colonizzazione delle coste Pressione selettiva Autotrofi Cellule + evolute Eucarioti con processi + efficienti di respirazione grazie al ossigeno Passaggio alle terre emerse ½ miliardo di anni fa Le piante e l uomo L uomo compare sulla terra un milione di anni fa

5 La fotosintesi: legame vitale tra il mondo fisico e quello biologico Ciò che guida la vita è una piccola corrente elettrica alimentata dalla luce del sole Albert Szent-Gyorgyi - Premio Nobel

7 Unicellulare Si ritiene che le piante derivino dalle alghe verdi

radici, fusto e foglie necessitano dell acqua per la

8 BRIOFITE (muschi ed epatiche) Piante primitive: non differenziano veri tessuti non hanno un corpo diviso in vere radici, fusto e foglie necessitano dell acqua per la riproduzione alternanza di generazioni con predominanza della fase aploide:

PTERIDOFITE (felci) Sono state le prime piante comparse sulla terraferma ad avere veri tessuti e un corpo suddiviso nei tre organi fondamentali: - RADICI hanno la funzione di ancorare la pianta al

9 PTERIDOFITE (felci) Sono state le prime piante comparse sulla terraferma ad avere veri tessuti e un corpo suddiviso nei tre organi fondamentali: - RADICI hanno la funzione di ancorare la pianta al substrato e di assorbire acqua e sali minerali. Costituiscono l'apparato assorbente. - FUSTO permette il trasporto delle sostanze dalle radici alle foglie e viceversa. Costituisce l'apparato conduttore. - FOGLIE costituiscono la porzione fotosintetizzante e sono formate da lamine sottili ed espanse adatte a ricevere la luce. In esse avvengono gli scambi gassosi con l'ambiente esterno e la traspirazione (processo attraverso il quale la pianta mantiene la sua temperatura a livelli accettabili anche in periodi caldi).

11 Bill Davies Lancaster Environment Centre, Lancaster University, UK

13 Nel 1661, Marcello Malpighi, professore di medicina all Università di Bologna, descrisse la rete dei vasi più piccoli, i capillari. 1) La pianta come l uomo ha un sistema circolatorio 2) Movivento degli elementi nella corteccia 3) Esperimento di decorticazione 4) Osserva ingrossamento nella parte superiore 5) Concluse che le sostanze dirette verso il basso erano essenziali per la vita della pianta

14 Nel 1928 T. Mason e E. Maskell, due botanici inglesi che si occupavano di fisiologia vegetale, rifecero l esperimento di incisione secondo il procedimento di Malpighi. Praticata l incisione circolare sul tronco dell albero, i ricercatori misurarono la velocità di evaporazione dell acqua dalle foglie e non trovarono differenza

16 Conductive Vessel Element in Mountain Mahogany Wood (SEM x750). This image is copyright Dennis Kunkel at

17 Particolare dei vasi xilematici dell actinidia

18 ACTINIDIA vasi mm -2 φ150 a 200 µm OLIVO vasi mm -2 φ µm

20 Germoglio floema Xilema Radice Flussi dei nutrienti verso i frutti attraverso lo xilema (tutti gli elementi essenziali) ed il floema (tutti gli elementi tranne (Ca e Mn). (ridisegnato da Tagliavini, 2000)

21 La foglia

22 Le foglie raccolgono la luce necessaria ad attuare la fotosintesi, il processo attraverso cui l energia radiante viene convertita in zuccheri. Inoltre permettono gli scambi gassosi con l ambiente esterno (CO2 e O2).

Le uniche cellule dell'epidermide ricche di cloroplasti (e quindi in grado di svolgere la fotosintesi) sono proprio le "cellule di guardia" degli stomi.

23 Le uniche cellule dell'epidermide ricche di cloroplasti (e quindi in grado di svolgere la fotosintesi) sono proprio le "cellule di guardia" degli stomi. Tutte le altre cellule epidermiche sono trasparenti alla luce, che le attraversa per andare a colpire i tessuti sottostanti, i clorenchimi, innescando la prima fase della fotosintesi. Gli stomi

24 20 ALBICOCCO Y 15 assimilazione PAR

30 L apparato radicale strutture funzioni sviluppo

36 Diserbo chimico Lavorato (20 cm prof.) Effetto della tecnica colturale sullo sviluppo delle radici di un pesco nello strato più superficiale di un terreno.

39 (a) STRESSATO Ambiente 20 C 40% U.R. ψ -124 MPa IRRIGATO (b) STRESSATO IRRIGATO Ψf= -1.5MPa Ψf= -0.2MPa Ψf= -7.0 MPa Ψf= -0.4 MPa Ψr= -1.2MPa Ψr= -0.1MPa Ψr= -3.5 MPa Ψr= -0.2 MPa Ψs= -1.0MPa Ψs= -0.03MPa Ψs= -2.5 MPa Ψs= -0.03MPa Fig. Gradiente di potenziali idrici tra foglie (Ψf) radici (Ψr) e suolo(ψs) misurate nel momento di massimo livello di idrico e in condizioni idriche ottimali nelle piante di actinidia (a) e olivo (b)

40 STRESSATO IRRIGATO Ψf= -1.5MPa Ψf= -0.2MPa Ψr= -1.2MPa Ψr= -0.1MPa Ψs= -1.0MPa Ψs= -0.03MPa Vasi xilematici di actinidia A parità d i ψ e di contenuto idrico del suolo il flusso traspirativo dipende dalla conducibilità del sistema di trasporto

41 1.1 Soil-Plant-Atmosphere continuum

42 Schema di trasporto acropeto (acqua + soluti) e basipeto (fotosintetati)

44 Irrig Pioggia Suolo non interessato dall irrigazione Suolo interessato dall irrigazione

45 Calcio Magnesio Molibdeno Altri elementi Flusso di massa Per diffusione I processi sono favoriti: - disponibilità idrica ott. - temperature (20-25 C) - densità radicale elevate - attività traspiratoria L assorbimento e trasporto - apoplastico - simplastico

46 Calcio Magnesio Molibdeno Altri elementi Flusso di massa Per diffusione I processi sono favoriti: - disponibilità idrica ott. - temperature (20-25 C) - densità radicale elevate - attività traspiratoria L assorbimento e trasporto - apoplastico - simplastico

50 Frutti carnosi: si dicono "drupe" i frutti che hanno il seme (a) o la mandorla (b) inserito nell'endocarpo (o nocciolo). Quest'ultimo è immerso nella polpa (mesocarpo). La buccia che avvolge il frutto viene detta epicarpo. (c): talora l'endocarpo o nocciolo può avere spessore notevole (es.: pesca) (d): a volte l'involucro del nocciolo può essere coriaceo e non duro (es.: mela) (e): si dicono "bacche" i frutti che hanno i semi immersi direttamente nella polpa (es.: uva)

51 Esistono fusti modificati!! RIZOMI fusti sotterranei con funzione di riserva, (mughetto, anemone) STOLONI cauli striscianti sul suolo, portano radici avventizie (fragola, graminacee ) BULBI Fusti sotterranei ingrossati con gemma centrale avvolta da foglie con funzione protettiva e di riserva (cipolla, orchidea, giglio) TUBERI fusti sotterranei ingrossati con sostanze di riserva;

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