floração

FLORAÇÃO
Marcos Buckeridge
Fisiologia Vegetal BIB 133
IB USP
J.D. Logan
Processo de Floração
• Por que produzir flores?
• Evocação floral (modelo geral)
• Fatores ambientais que levam à floração
(fotoperiodismo, temperatura)
• Fatores endógenos (hormônios, status
energético)
• Estrutura floral (processos endógenos)
• Funcionamento em rede
Processo de Floração
• Por que produzir flores?
• Evocação floral (modelo geral)
• Fatores ambientais que levam à floração
(fotoperiodismo, temperatura)
• Fatores endógenos (hormônios, status
energético)
• Estrutura floral (processos endógenos)
• Funcionamento em rede
ATRAÇÃO
FECUNDAÇÃO
DISPERSÃO
VANTAGENS DE PRODUZIR
FLORES
• Por serem sésseis, as plantas têm de usar
elementos de seu entorno para fazer chegar o
gameta móvel (pólen) ao imóvel (óvulo)
• Para isto, têm que usar elementos abióticos ou
bióticos
• Os elementos abióticos podem ser o vento a
água p.ex.
• Os elementos bióticos podem ser animais como
os insetos, pássaros, morcegos entre outros,
mas para usar os animais é preciso atraí-los...
...e as plantas o fazem...com suas
flores.....
Processo de Floração
• Por que produzir flores?
• Evocação floral (modelo geral)
• Fatores ambientais que levam à floração
(fotoperiodismo, temperatura)
• Fatores endógenos (hormônios, status
energético)
• Estrutura floral (processos endógenos)
• Funcionamento em rede
Emission
Signal to the
Emissors
Signal to the
Emissors
(soil/atmosphere)
(No Response)
Reception
No, STOP
(switch off)
Yes, GO
(switch on)
mRNAs
mRNAs
Change
Development
UPWARDS
(cell fate; live, die
or change)
Change
Phenology
Change
Development
DOWNWARDS
(cell fate; live, die
or change)
Change
Phenology
COMO A PLANTA REGULA A
PRODUÇÃO DE FLORES?
Regulação autônoma: independe de
fatores ambientais.
Resposta obrigatória ou qualitativa:
exigência absoluta de características
ambientais apropriadas.
Resposta quantitativa ou facultativa:
floração promovida por características
ambientais, mas ocorre eventualmente
na ausência delas.
EVOCAÇÃO FLORAL
Produção
de Flores
L
A
N
SI
D
IN
ÃO
Ç
U
Competência
Responde aos sinais
apropriados
Crescimento
Vegetativo (Folhas)
ÃO
Ç
IZA
Expressão
O meristema apical
inicia a morfogênese
s,
nio s ?
ô
Determinação
rm te
Ho trien
O programa genético Nu
se torna irreverssível
top
Fo
o
er í
do
Ds
MA
Sinais que geram a
EVOCAÇÃO FLORAL:
• fatores externos
fotoperíodo
temperatura
• fatores endógenos
ritmos circadianos
hormônios
Processo de Floração
• Por que produzir flores?
• Evocação floral (modelo geral)
• Fatores ambientais que levam à floração
(fotoperiodismo, temperatura)
• Fatores endógenos (hormônios, status
energético)
• Estrutura floral (processos endógenos)
• Funcionamento em rede
O fotoperíodo varia com a latitute
3o Manaus
15o Brasília
23o São Paulo
30o Porto Alegre
34o Buenos Aires
Especies de días largos: el ejemplo de la yegua. En las zonas
templadas, la mayoría de las razas equinas presentan variaciones
estacionales de su reproducción, y su actividad sexual máxima tiene
lugar de mayo a julio. La existencia de un período de anestro, cuya
importancia es menor que en los pequeños rumiantes, se ha
observado entre noviembre y abril o mayo en las yeguas que han
parido durante la estación sexual anterior (Palmer y Driancourt,
1983). El macho también presenta ligeras variaciones estacionales
de su actividad espermatogénica. El volumen del semen alcanza su
nivel más elevado en primavera-verano (Magistrini et al., 1987).
Las yeguas que son sometidas desde el final de noviembre a días
largos, inician la ovulación dos meses y medio antes que las
hembras que viven en un ambiente con iluminación natural. Más de
14,-5 horas de luz por día estimulan la actividad ovárica, y menos de
12 horas la inhiben (Palmer y Driancourt, 1981).
En esta especie existe también una fase fotosensible, y la
iluminación provoca una respuesta del tipo de día largo y, como
consecuencia, la estimulación de la actividad ovulatoria (Palmer y
Driancourt, 1981). Esta fase se sitúa diez horas después del
crepúsculo (no está fijada por el alba como en los pequeños
rumiantes). La melatonina de origen pineal transforma también la
información fotoperiódica en una señal hormonal. Una larga
duración de la secreción de melatonina es interpretada como un día
corto, y provoca la inhibición de la actividad ovulatoria inducida por
los días largos (Guillaume y Palmer, 1991, 1992).
www.fao.org/docrep/v1650t/v1650T04.htm
Mas......
Será que existe melatonina em plantas?
Melatonin in Plants
Melatonin is a ubiquitous, highly conserved molecule and acts as a chemical mediator of darkness and radical
scavenger in phylogenetically very distant organisms. In mammals, melatonin is synthesized predominantly in the
pineal gland and regulates circadian responses. Recent findings in our laboratory demonstrated the presence of
melatonin and serotonin at relatively high levels in several medicinal plant species with anecdotal evidence of use in
the treatment of neurological disorders including St. John's wort, feverfew and Huang-qin. Although no role for
melatonin is currently understood for a plant species, several functions have been proposed on the basis of animal and
bacterial mechanisms. Melatonin may be involved in plant morphogenesis and development, dark-regulated plant
processes and adaptations of plants to seasonal and environmental changes.
Publications
Cao, J., S.J. Murch, R. O’Brien and P.K. Saxena. (2006). Rapid method for accurate analysis of melatonin, serotonin
and auxin in plant samples using liquid chromatography–tandem mass spectrometry. J Chromatography A. 1134:
333–337.
Murch, S.J. and P.K. Saxena. (2006). A melatonin-rich germplasm line of St John's wort (Hypericum perforatum L.). J.
Pineal Research 41: 284–287.
Murch, S.J. and P.K. Saxena (ed.). (2005). Journey of a Single Cell to a Whole Plant. Science Publishers Inc.,
Enfield, NH, USA. ISBN 1-57808-352-4
Murch, S.J. and P.K. Saxena. (2004). Role of indoleamines in regulation of morphogenesis in in vitro cultures of St.
John's wort (Hypericum perforatum L.). Acta Horticulturae 629: XXVI International Horticultural Congress: The
Future for Medicinal and Aromatic Plants.
Murch, S.J. and P.K. Saxena. (2002). Mammalian Neurohormones: Potential significance in sexual and asexual
reproduction of St. John's wort (Hypericum perforatum L.). Naturwissenschaften 89: 555-560.
Murch, S.J. and P.K. Saxena. (2002). Melatonin: A potential regulator of plant growth and development. In Vitro Cell.
Dev. Biol. Plant. 38: 531-538.
Murch, S.J., S. Krishna Raj and P.K. Saxena. (2000). Tryptophan is a precursor for melatonin and serotonin
biosynthesis in in vitro regenerated St. John's wort (Hypericum perforatum cv. Anthos) plants. Plant Cell Reports
19:698-704.
www.plant.uoguelph.ca/research/cellculture/
Dr. Praveen Saxena
Univ. of Guelf, Canada
Captive Spotted Antbirds increased testis volume, follicle diameter (mean ± SE) and song activity in response to
photostimulation with an increase in photoperiod by one hour. The control group (open symbols) remained on 12 h light
per day throughout the experiment, while the second group (colored symbols) was exposed to an abrupt increase in
photoperiod by one hour (start of the photoperiodic treatment indicated by vertical line; from Hau et al., 1998).
Michaela Hau Lab, Princenton
www.princeton.edu/~hau/TropicalBirds.htm
Decomposição do fotoperíodo
As respostas ao ritmo circadiano podem ser
decompostas em amplitude e período
Se plantas forem mantidas em condições constantes
de luz ou escuro por um longo período, o ritmo
desaparece
Logo após a colocação de plantas em condições constantes de
luz ou escuro, elas mantêm o ritmo por um tempo. Estes ciclos de
resposta ao dia e a noite sem que estas últimas realmente
existam são chamados de dia e noites subjetivas
Efeito jet-lag: se a luz for acesa ou apagada nomeio de
um ciclo, as respostas irão se ajustar ao novo ciclo
RESPOSTAS FOTOPERIÓDICAS PARA A FLORAÇÃO
obrigatórias
Ex.: beterraba,
espinafre
quantitativas
Ex.: cebola, alface
obrigatórias
Ex.: soja
quantitativas
Ex.: café, cana,
algodão
1) Plantas de dias longos (PDL)
2) Plantas de dias curtos (PDC)
3) Plantas neutras ou indiferentes
Ex.: tomate, feijão, ervilha
COMO A PLANTA REGULA A
PRODUÇÃO DE FLORES?
Regulação autônoma: independe de
fatores ambientais.
Resposta obrigatória ou qualitativa:
exigência absoluta de características
ambientais apropriadas.
Resposta quantitativa ou facultativa:
floração promovida por características
ambientais, mas ocorre eventualmente
na ausência delas.
Qual o período mais importante?
Dia ou Noite
?
Luz
Escuro
24 h
PDC
PDL
floração
vegetativo
vegetativo
floração
vegetativo
floração
vegetativo
floração
vegetativo
floração
floração
vegetativo
Ambiguidade, como resolver?
e
Luz
a
ur
t
ra
pe
m
Te
ua
g
á
Primavera Verão
Outono
Inverno Primavera
Verão Outono Inverno
VERNALIZAÇÃO
Processo pelo qual a floração é promovida
através de tratamento com baixa temperaturas
Percepção da vernalização ocorre no ápice
caulinar ou no meristema de embrião de
sementes
•plantas anuais de inverno (cereais): podem ser
vernalizadas antes da germinação
•outras plantas (incluindo bienais): precisam
atingir um certo tamanho
Processo de Floração
• Por que produzir flores?
• Evocação floral (modelo geral)
• Fatores ambientais que levam à floração
(fotoperiodismo, temperatura)
• Fatores endógenos (relógio, hormônios,
status energético)
• Estrutura floral (processos endógenos)
• Funcionamento em rede