Semi e frutti: morfologia e biologia delle componenti vegetali

Semi e frutti

I semi: Cosa sono?

Risultato dello sviluppo di ovuli fecondati. Contengono:

• un embrione (nuovo organismo geneticamente diverso dai genitori)
• endosperma (materiale di riserva)
• avvolti da uno o due tegumenti

Tegumenti Embrione 7 Endosperma Figura 13.2 Seme maturo in cui si distinguono l'embrione e l'endo- sperma protetti dai tegumenti (disegno di R. Braglia).

I semi: Ovulo e Ovario

Ovulo -> seme Ovario -> frutto stimma ovulo ----- seme stame parete dell'ovario parete del frutto - petalo sepalo ricettacolo Cotiledoni Tegumento Embrione Apice radicale Endosperma Apice vegetativo

I semi: Generalità

Semi e frutti rappresentano investimento energetico della pianta madre nella riproduzione Semi grandi: ·investimento maggiore · periodo più lungo per la maturazione Peso e dimensioni dipendono da ·abbondanza di riserve · spessore dei tegumenti Peso e dimensioni variabili > da specie a specie > all'interno della specie

I semi: Peso e dimensioni

Alcune orchidee -> 2.10-6 g Lodoicea maldivica -> 2.104 g Variabilità da specie a specie Orchidee - Un frutto maturo contiene centinaia di migliaia di semi (il record è 4.000.000). I semi pesano ciascuno la milionesima parte di un grammo Lodoicea maldivica 20-30Kg Lodoicea seychellarum

I semi: Variabilità nella stessa specie

Notevole variabilità anche nella stessa specie Talvolta dimensioni dei semi così costanti da essere usati come unità di misura (es. carrubo) Il carato, usato come misura della massa delle gemme fin dall'antichità, deriverebbe dall'uso di un seme di carrubo (Ceratonia siliqua), che ha una massa notevolmente costante, intorno a 0,197 g. Ceratonia siliqua

I semi: Composizione

Fig 7.1 (Longo) - In alto a sinistra: schema di un seme tipico in cui si distinguono le parti principali tegumento, endosperma, embrione. Esistono numerose varianti. Nel pisello l'endosperma è praticamente scomparso e le riserve sono contenute nei cotiledoni ingrossati. Nei cereali l'embrione è addossato lateralmente all'endosperma che occupa gran parte del seme. In altre specie (ricino) i cotiledoni lunghi e sottili non contengono riserve, ma hanno la funzione di assorbire i prodotti che derivano dalla demolizione delle riserve durante la germinazione. cotiledone endosperma tegumento embrione Riserve Seme di pisello assorbite dai cotiledoni Endosperma abbondante Seme di frumento Seme di ricino

I semi: Costituzione

Struttura: · tegumento · embrione -> deriva dalla fecondazione · endosperma -> tessuto con sostanze di riserva Tegumenti Embrione Endosperma Tegumento: · di origine materna, protegge l'embrione · regola la germinazione · controlla l'orientamento del seme durante la dispersione · regola l'assorbimento e le riserve di acqua all'inizio della germinazione Endosperma: · accumula riserve che poi cede all'embrione in sviluppo · talvolta manca nel seme maturo (leguminose) -> assorbito dall'embrione

I semi: Riserve

Accumulate nell'endosperma, nell'embrione o in entrambi Costituite da carboidrati (amidi e zuccheri), lipidi, proteine Proporzioni variabili (famiglia, genere, specie, varietà ) Quantità di energia immagazzinata diversa a seconda del tipo di riserva Lipidi > maggiore energia per unità di peso, più difficili da metabolizzare

Contenuto in %
Specie	Famiglia	Tipo del tessuto di riserva	Carboidrati	Proteine	Lipidi
Mais (Zea mays)	Graminacee	Endosperma	51-74	10	5
Frumento (Triticum vulgare)	Graminacee	Endosperma	60-75	13	2
Pisello (Pisum sativum)	Leguminose	Cotiledoni	34-46	20	2
Arachide (Arachis hypogaea)	Leguminose	Cotiledoni	12-33	20-30	40-50
Soia (Glycine sp.)	Leguminose	Cotiledoni	14	37	17
Ricino (Ricinus communis)	Euforbiacee	Endosperma	0	18	64
Girasole (Helianthus annuus)	Composite	Cotiledoni	2	25	45-50
Quercia (Quercus robur)	Fagacee	Cotiledoni	47	3	3

Tab. 12.5 - Tipi di riserve, loro percentuale e localizzazione nei semi di piante di interesse economico

I semi: Successo evolutivo

La comparsa del seme ha conferito alta variabilità genetica all'interno della specie: base per l'adattamento (graduale) all'ambiente che cambia E' un formidabile mezzo di diffusione della specie, in grado di colonizzare quasi tutti gli ambienti, anche i più ostili www.ClaudioPia # Nature Photographer

I semi: Adattamenti evolutivi

· Elevata resistenza chimico/fisica (siccità, freddo, succhi gastrici degli animali ... ) · Adattamenti morfo-fisiologici che gli consentono di rimanere vitali per molto tempo e di germinare al momento giusto (disidratazione, ispessimento dei tegumenti, dormienza ... ) · Adattamenti alla dispersione (acqua, vento, animali) Con questi accorgimenti, il seme permette: a) resistenza nel tempo, superando condizioni avverse b) espansione della specie nello spazio

I semi: Resistenza nel tempo

Loto - Il seme che ha dormito 1000 anni Dormienza -> legata soprattutto a disidratazione per superare freddo e siccità Per quanto tempo? Alcuni semi trovati nelle tombe: 300- 600 anni Semi di Loto Sacro Orientale (Nelumbo lucifera) da sedimenti lacustri nella Cina settentrionale hanno germinato dopo 1200 anni (datazione radiocarbonio) Colin Bower - www.FloraPhoto.com.au

I semi: Datteri di Gesù

I DATTERI DI GESU' DA UNA PALMA DI 2000 ANNI FA La Stampa 15-6-2008 WEST BANK Mediterranean Sea Ramallah Jerusalem Gaza Dead Sea Mount Masada GAZA STRIP ISRAEL JORDAN Arava desert Kibbutz Ketura GA 1930 LA2 Eilat 0 40 MILES Red Sea Chronicle Graphic "time travellers" · Ritrovamento in un magazzino nella fortezza di Massada (Mar Morto). Datazione tra il 35 a.C. e il 65 d.C. (radiocarbonio). · Specie scomparsa nel Medio Evo. · Germinazione nel 2008, con successo: Matusalemme ha germogliato EGYPT Been 3 (thin 00)

I semi: Espansione nello spazio

Dispersione nello spazio -> disseminazione Interesse della specie ad occupare nuovi ambienti Possibile per vari meccanismi che coinvolgono sia i semi che i frutti Numerose strategie di disseminazione abete betulla oleandro Semi e frutti dotati di organi di volo soffione (Taraxacum officinale) acero 0 O O 0 1 0 0 0 O O 0 O O 0 O O 0 cocomero asinino (Ecballium elaterium) balsamina (Impatiens) Lappola (Arctium lappa) Frutti dotati di uncini che si fissano al pelo degli animali Frutti che proiettano lontano i semi Chelidonium majus Semi con un'appendice carnosa che viene mangiata da varie specie animali, per esempio formiche 0

I frutti: Generalità

Esclusivi delle Angiosperme Sviluppo del frutto stimolato da ormoni contenuti nel polline Senza fecondazione -> sviluppo del frutto bloccato (di norma) Talvolta sviluppo senza fecondazione (sviluppo partenocarpico; es. banane coltivate) Molte verdure sono frutti (pomodoro, fagiolini, cetrioli, zucchine) Grandissima varietà di caratteri morfologici importanti per la classificazione delle piante (alto valore diagnostico dal punto di vista tassonomico) Diverse classificazioni a seconda della combinazione dei criteri utilizzati

I frutti: Caratteristiche e classificazione

Approccio alla descrizione differente in base alla classificazione usata Che cosa è considerato frutto? Dal punto vista strutturale e funzionale è frutto ciò che · Racchiude e protegge i semi · Favorisce la dispersione aumentando le probabilità di successo della specie Dal punto di vista dell'origine (parti coinvolte nella formazione del frutto) · Veri frutti derivati dalla trasformazione del solo ovario · Falsi frutti -> oltre all'ovario trasformazione di parti accessorie (tepali, ricettacolo, brattee ecc.)

I frutti: Classificazione e criteri

Caratteristiche del pericarpo, involucro che contiene i semi: · Frutti secchi > a maturazione disidratato, coriaceo, cartaceo · Frutti carnosi > ben sviluppato e ricco di acqua; a maturità con colori sapori e profumi che lo rendono appetibile Frutti carnosi Frutti secchi deiescenti indeiescenti Modalità di dispersione dei semi (per i frutti secchi): Frutti deiescenti -> presentano meccanismi che permettono l'apertura e la dispersione dei semi Frutti indeiescenti -> a maturità restano chiusi Nessuna classificazione è esauriente (molti casi particolari)

I frutti: Frutti carnosi

Pericarpo ben sviluppato e ricco di acqua; a maturità con colori sapori e profumi che rendono il frutto appetibile Dispersione per lo più affidata agli animali Spesso pericarpo comprendente 3 strati: Esocarpo (o epicarpo) Mesocarpo Endocarpo A volte fusi, difficile distinguerli Endocarpo può essere duro e sclerificato (pesca) Mesocarpo -> carnoso seme endocarpo mesocarpo - pericarpo esocarpo Figura 8.8 Parti di un frutto di pesco maturo

I frutti: Drupa

Drupa - Frutto carnoso semplice Deriva dalla trasformazione di 1 solo pistillo Seme singolo Endocarpo duro sclerificato (nocciolo) Mesocarpo da molto a poco carnoso Esempi albicocca, ciliegia, pesca, susina, oliva, mandorlo endocarpo seme epicarpo mesocarpo Albicocca: esempio di drupa. Sono ben visibili i tre tessu- ti (esocarpo, mesocarpo carnoso ed endocarpo lignifica- to) che costituiscono il frutto (foto di G. Casadoro).

I frutti: Drupa e Cocco

Drupa - Frutto carnoso semplice Endosperma solido Endocarpo Esocarpo Mesocarpo Endosperma liquido (acqua di cocco) Noce di cocco in sezione Cocco Guscio rimosso prima della vendita: meso- ed esocarpo Endocarpo spesso e duro Seme cavo Endosperma liquido (detto latte) Figura 8.9 Drupe: Mandorla in alto, Oliva in basso Mandorlo Endocarpo: parte che si rompe per ottenere il seme

I frutti: Bacca

Bacca Frutto carnoso derivato da un ovario composto e contenete più semi Pericarpo carnoso, con scarsa distinzione tra mesocarpo ed endocarpo Altri tipi di bacche: Esperidio (agrumi) Peponide (zucca, melone) Bacca vera Esocarpo sottile Es. pomodoro, uva, caco, pepe, melanzana, banana epicarpo pericarpo seme

I frutti: Frutti secchi

Frutti in cui il pericarpo è secco a maturità Suddivisi in Frutti deiscenti Frutti secchi che si aprono a maturità Distinti in base alle modalità di apertura Frutti indeiescenti Viene disperso l'intero frutto Distinti in base a: caratteristiche del pericarpo tipologia di unione tra pericarpo e seme