I Tessuti Vegetali: istologia e organizzazione biologica delle piante

I TESSUTI VEGETALI

(ISTOLOGIA)

Prof. Luca Vegliò e Prof.ssa Sara Beltrami - ECOLOGIA E PEDOLOGIA 2DP A.S. 2024/2025

LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA DELLE PIANTE

CELLULE -> TESSUTI -> ORGANI -> APPARATI -> ORGANISMO

• cellula: unità fondamentale autonoma (organismo pluricellulare).
• tessuto: insieme di cellule simili per struttura e funzione.
• organo: insieme di tessuti diversi, svolge una funzione specifica.
• apparato: insieme di organi diversi, svolge più funzioni. (apparato fogliare ed apparato radicale)
• organismo: insieme di apparati diversi, collegati tra loro per il corretto funzionamento (individuo intero).

LA COMPLESSITÀ DELL'ORGANISMO

PROPRIETÀ EMERGENTI

I tessuti non sono solo un semplice insieme di cellule, ognuna con la stessa funzione e struttura; si deve anche considerare che tutte le cellule nel loro complesso attuano dei processi e quindi svolgono delle funzioni, che da sole non sarebbero in grado di fare. Un esempio che considera i vari livelli dell'organismo:

• la singola cellula fa fotosintesi per produrre da sola il cibo che serve a crescere e riprodursi;
• l'intero tessuto specializzato nel fare fotosintesi genera la riserva di nutrienti per la singola foglia;
• la foglia, che è un organo con tanti tessuti diversi, produce riserve e può conservarle e poi trasportarle ad altre parti della pianta, dove sono necessarie per la crescita;
• la chioma, che è l'intero apparato fogliare, è responsabile della produzione di zuccheri della pianta, che può poi rifornire le radici attraverso il tronco;
• per le piante che sopravvivono più anni, radici e tronco conservano l'energia necessaria al risveglio ed alla riproduzione dell'organismo nella primavera successiva, per produrre frutti che contengono i semi;
• a maturità le piante a fiore producono frutti con semi, che rappresentano la successiva generazione, cioè la sopravvivenza della specie nel tempo e la diffusione nello spazio.

Osservando il comportamento di tessuti ed organi, essi sono in grado di fare delle cose in collettività, che non possiamo osservare per le singole componenti.

LA COMPLESSITÀ DELL'ORGANISMO

Un altro esempio: il flusso di acqua e nutrienti nella pianta Le cellule del tessuto specializzato nel trasporto di acqua e sali minerali, che forma il flusso di "linfa grezza", hanno una struttura che da sola non consente il movimento dell'acqua al proprio interno, in quanto sono cellule morte, di cui resta solo la parete cellulare, ma la propria interconnessione in tutte le parti della pianta, dalle radici alle foglie, permette all'intero organismo di assorbire acqua dal suolo e trasportarla, seguendo il gradiente di concentrazione dal basso verso l'alto, a seconda delle condizioni di umidità dell'atmosfera. -> In pratica ... "il gruppo vale più del singolo"!

LINFA GREZZA

LINFA ELABORATA

Approfondimento - definizione di proprietà emergente (enciclopedia Treccani): https://www.treccani.it/enciclopedia/proprieta-emergenti (Lessico-del-XXI-Secolo) /

I PROCESSI DI CRESCITA

Come si passa dal seme alla pianta adulta?

I PROCESSI DI CRESCITA

Riguardano le singole cellule. La pianta "si muove" nell'ambiente accrescendo il proprio corpo, poiché non si può spostare dal luogo di origine. Crescita in altezza e in diametro. DIVISIONE (mitosi): aumento del numero di cellule. Da 1 cellula madre iniziale si ottengono 2 cellule figlie identiche alla madre, per clonazione. Ogni individuo nato per riproduzione sessuale parte da 1 cellula madre (zigote) e per continue divisioni cellulari forma la base per l'origine dei propri tessuti. https://www.youtube.com/shorts/y4s-yu2hohk

crescita per divisione

crescita per distensione

20um

20um

0

40um

0

O

0

4

0

150um

.

lo

0

0

0

0

0

L'accrescimento cellulare per distensione è più forte di quello per divisione, almeno per quanto riguarda le dimensioni della cellula. DISTENSIONE: allungamento nelle 3 dimensioni, dovuto all'espansione del citoplasma prevalentemente per assorbimento di acqua, aumento di volume dei vacuoli, estensione delle pareti cellulari. DIFFERENZIAMENTO: in base alla posizione, avviene la trasformazione della struttura interna delle cellule, al fine di svolgere una o più funzioni specifiche per il tessuto che vanno a costituire. Cambia la struttura cellulare ed a volte si perdono alcuni organelli. Certe trasformazioni sono reversibili (cioè possono ulteriormente cambiare), altre sono irreversibili (una volta raggiunta quella forma non si può più cambiare), come nel caso della morte cellulare programmata (guidata dai mitocondri). https://www.flickr.com/photos/146824358@N03/37141703136

I TESSUTI GIOVANI: I MERISTEMI E LA TOTIPOTENZA

I meristemi sono tessuti vegetali giovani indifferenziati, cioè non sono specializzati nello svolgere una sola precisa funzione. Queste cellule sono la base di partenza per lo sviluppo successivo dei tessuti adulti, prima per clonazione (divisioni cellulari successive e ripetute) e poi per differenziamento. La principale attività è la divisione cellulare, con cui si ottiene un elevato numero di cellule, che se osservate al microscopio hanno di solito un grande nucleo. Così si può riconoscere la zona ad intensa attività. Presentano un citoplasma completo di nucleo, vacuolo, cloroplasti, parete cellulare sottile (lamella mediana, che unisce tutte le cellule tra loro) e tutti gli altri organelli. Sono totipotenti. La totipotenza è la potenzialità di sviluppo futuro in tutte le tipologie cellulari dei tessuti vegetali (analogamente alle nostre cellule animali staminali), ciò significa che da un meristema si può trasformare in ogni tipo di tessuto di cui la pianta ha bisogno e generare autonomamente un nuovo individuo completo. La posizione del meristema nel corpo della pianta è ciò che influenza principalmente il differenziamento futuro.

I TESSUTI GIOVANI: I MERISTEMI E LA TOTIPOTENZA

Esistono 2 tipologie di meristemi: PRIMARI e SECONDARI. MERISTEMI PRIMARI: permettono l'allungamento sia della parte aerea sia delle radici, si trovano all'apice vegetativo (cima del germoglio) e all'apice radicale (punta della radice), in tutte le ramificazioni (gemme), a partire già dalla fase embrionale nel seme. Molte piante proteggono i propri apici nelle gemme con delle foglioline particolari, invece nella radice c'è una cuffia di cellule che protegge e facilita la crescita. MERISTEMI SECONDARI: sono responsabili della crescita in diametro della parte aerea della pianta e dell'apparato radicale in piante che hanno più di 1 anno. Per questo motivo non tutte le piante crescono allo stesso modo. Entrano in funzione a partire dal secondo anno di crescita vegetativa, sempre dopo la stasi invernale, si origina dai meristemi primari, oppure da cellule parenchimatiche che riprendono il processo di divisione cellulare (vedi tessuti parenchimatici). I meristemi secondari sono di due tipi: CAMBIO e FELLOGENO. Il CAMBIO è un doppio strato continuo di cellule che forma ogni anno nuovi tessuti meccanici e conduttori, in particolare verso l'interno i vasi che trasportano acqua e sali minerali (xilema, per la linfa grezza) e verso l'esterno i vasi che trasportano i prodotti della fotosintesi ed altre sostanze prodotte dalla pianta (floema, per la linfa elaborata). Lo xilema è un tessuto resistente che si mantiene negli anni e diventa più spesso, mentre il floema è molto delicato e viene sostituito di anno in anno, restando molto sottile. (vedi tessuti conduttori). Il FELLOGENO è uno strato discontinuo di cellule più esterno, ha la funzione di riparare le fessurazioni interne che si producono in seguito all'ingrossamento del diametro della pianta in conseguenza dell'azione del cambio. Ha inoltre la funzione di produrre sughero all'esterno, che ha un ruolo protettivo ed isolante.

I TESSUTI GIOVANI: I MERISTEMI PRIMARI

Apice vegetativo con abbozzi fogliari. (foto http://www.uwsp.edu) Apice radicale con cuffia protettiva.

I TESSUTI GIOVANI: I MERISTEMI SECONDARI

Rappresentazione della sezione trasversale di un germoglio giovane, il cambio è identificato con la linea rossa continua, il fellogeno da una linea blu. (https://elearning.unite.it/pluginfile.php/256390/mod resource/content/0/Cellule%20e%20Tessuti%20della %20pianta.pdf) Immagine come da osservazione al microscopio, di un ramo di circa 1 anno di età https://www.alamy.it/sezione-trasversale-tagliata- sotto-il-microscopio-vista-microscopica-di-cellule- di-pianta-per-l-educazione-botanica-image396885 603.html

I TESSUTI GIOVANI: I MERISTEMI SECONDARI

Immagine come da osservazione al microscopio, di un ramo di circa 1 anno di età https://www.alamy.it/sezione-trasversale-tagliat a-sotto-il-microscopio-vista-microscopica-di-cellu Le-di-pianta-per-I-educazione-botanica-image396 885603.html Immagine come da osservazione al microscopio, di un ramo di circa 2 anni di età. https://www.lifegate.it/alberi-anelli-annuali-ca mbiamenti-ambientali

GLI ANELLI DI CRESCITA DIAMETRALE

Quanti anni ha un albero? Si può stimare! L'accrescimento in altezza delle piante è accompagnato da una crescita in diametro, cioè in "larghezza". Dopo ogni anno, la nascita di nuovo tessuto legnoso interno determina un aumento del diametro della pianta. Il legno prodotto in estate è più scuro e ci da' la possibilità di visualizzare un "cerchio" grazie all'alternarsi dei colori chiaro e scuro, quindi possiamo stimare visivamente l'età della pianta. Durante la crescita indeterminata della pianta, si ha quindi un reciproco continuo allontanamento dei meristemi: il progressivo allontanamento del tessuto del cambio, dal centro del ramo verso l'esterno, oltre all'allontanamento degli apici vegetativi dei germogli e delle radici, dal punto iniziale di crescita. Il legno delle piante è anche un indicatore ambientale, grazie al fatto che le piante crescono meglio in stagioni in cui c'è più acqua a disposizione, possiamo stimare anche le annate in cui c'è stato clima secco o piovoso, confrontando lo spessore dei singoli anelli e sapendo in che anno l'albero è stato tagliato. Dopo un certo numero di anni, purtroppo, la parte centrale del midollo e i primi anelli sono molto compattati e non si riescono più a distinguere correttamente. Sezione trasversale di un ramo di una pianta legnosa. https://leganerd.com/wp-content/uploads/2021/11/1014679-larga-ramo-cut-da-alb ero-mostra-concentrici-anelli-a-foto.jpg?width=720&height=405&quality=75