A evolução da reprodução das plantas culminou na agricultura que temos hoje

A reprodução das plantas, no geral, pode ser sexuada ou assexuada, formas diferentes pela qual as plantas se multiplicam e deixam descendentes. Nas plantas, assim como nos animais, o resultado final da reprodução é a continuação de uma determinada espécie. 

Apesar de ser um importante processo para conservação das características de cada espécie, durante a reprodução algumas alterações genéticas podem acontecer e são benéficas para a evolução e adaptação.

Diferentes formas de reprodução das plantas

As plantas se reproduzem de várias maneiras. Os membros mais primitivos do reino vegetal, as algas verdes unicelulares – por exemplo –, se reproduzem assexuadamente, ou seja, por divisão, assim como muitos microrganismos.

Já outros tipos de plantas são capazes de se reproduzir de forma mais complexa. As samambaias, por exemplo, produzem esporos que podem originar novos descendentes. Esse tipo de reprodução possui uma fase assexuada e outra sexuada.

Os esporos, depois que amadurecem nas plantas, não se desenvolvem imediatamente como uma nova samambaia. Eles são expelidos, e aqueles que germinam formam um gametófito, uma pequena planta em forma de coração quase imperceptível, com cerca de 1/2 polegada de largura. 

Esse gametófito carrega os órgãos masculinos (anterídios) e femininos (arquegônios). O gameta masculino tem flagelos longos que possibilitam que ele se mova para o óvulo. No entanto, isso só pode acontecer se uma película de água estiver presente na superfície do gametófito.

Por isso, um ambiente úmido é essencial. Quando o gameta masculino chega ao óvulo, ocorre a fertilização, e uma nova planta se desenvolve.

Assim como as samambaias, os musgos, avencas, xaxins e cavalinhas são todas plantas que também tem sua reprodução por esporos. 

As plantas que se reproduzem por esporos não apresentam estruturas, como: grãos de pólen, sementes, flores ou frutos.

A reprodução assexuada em plantas envolve uma variedade de métodos amplamente diferentes, e alguns deles produzem novas plantas idênticas em todos os aspectos à planta-mãe. Inclusive, já falamos sobre isso em conteúdos sobre a propagação vegetativa. Saiba mais aqui.

Evolutivamente, as plantas que têm reprodução natural somente via sexuada surgiram no período Devoniano (419-358 milhões de anos atrás). As plantas desenvolveram órgãos sexuais para reprodução, caules com tecido vascular, tecido lenhoso para estrutura e estômatos para respiração. Ecossistemas, dominados por plantas, incluíam florestas com grandes árvores e muitas plantas se reproduzindo por meio de sementes.

Os pinheiros e as demais coníferas são as primeiras plantas a apresentarem esse tipo de reprodução. Porém, essas plantas, conhecidas como gimnospermas, não possuem flores nem frutos. Suas sementes se originam de estruturas chamadas estróbilos, que são estruturas foliares com funções reprodutivas. Um exemplo na imagem abaixo:

Foi apenas com o surgimento das angiospermas que as flores formaram os órgãos responsáveis pela reprodução das mais variadas espécies de plantas que conhecemos hoje. Plantas como o tomate, soja, arroz, feijão, rosas, laranja e muitos outros exemplos são angiospermas.

As flores são importantes para a reprodução sexual das plantas. Elas produzem células sexuais masculinas e células sexuais femininas. As células reprodutivas masculinas são chamadas de grãos de pólen, e as células reprodutivas femininas são chamadas de óvulos. Essas células sexuais devem se encontrar para que a reprodução comece, um processo chamado polinização. Abaixo pode-se verificar um exemplo de anatomia de uma flor.

Vale lembrar que muitas plantas mais evoluídas – gimnospermas e angiospermas – que se reproduzem de forma sexual também são capazes de realizar a reprodução assexuada pelo processo da propagação vegetativa.

Reprodução sexuada é fonte de diversidade genética

A reprodução sexuada das plantas depende de uma série de eventos celulares básicos envolvendo cromossomos e seus genes. E todo esse processo se inicia com a polinização.

A reprodução sexual nas plantas envolve a geração de gametas masculinos e femininos, cada um carregando metade dos genes do organismo. As plantas com flores exibem a forma mais avançada de reprodução sexuada das plantas, produzindo espermatozoides derivados do pólen que se unem aos óvulos para originar sementes. 

Ao contrário do que acontece na reprodução assexuada, plantas filhas geneticamente idênticas, cada semente é geneticamente única. Assim como todos nós, cada semente irá apresentar características diferentes de seus pais. 

Começando pela forma que se reproduzem, algumas plantas que produzem sementes exigem a atuação de polinizadores para que ocorra a fecundação e a sua reprodução propriamente dita, de forma natural.

Muitas plantas, como o pepino, têm flores masculinas e femininas localizadas em diferentes partes da planta, dificultando a autopolinização. Em outras espécies, as flores masculinas e femininas nascem em plantas diferentes (dioicas). Todas essas são barreiras para a autopolinização; portanto, as plantas dependem de polinizadores para transferir pólen. 

A maioria dos polinizadores são agentes bióticos, como insetos (abelhas, moscas e borboletas), morcegos, pássaros e outros animais. Outras espécies de plantas são polinizadas por agentes abióticos, como o vento e a água. De forma artificial, o homem faz a vez de agente polinizador ao unir o grão de pólen aos órgãos reprodutivos femininos da flor.

A polinização pode assumir duas formas: autopolinização e polinização cruzada. A autopolinização ocorre quando o pólen da antera é depositado no estigma da mesma flor, ou em outra flor da mesma planta. A polinização cruzada é a transferência de pólen da antera de uma flor para o estigma de outra flor em um indivíduo não pertencente à espécie.

Depois da polinização, ocorre a fertilização. As plantas com sementes têm estruturas especiais onde as células masculinas e femininas se unem por meio de um processo chamado fertilização. Após a fertilização, uma pequena planta chamada embrião é formada dentro de uma semente.

A polinização tem sido bem estudada desde a época de Gregor Mendel

Mendel realizou com sucesso a autopolinização e a polinização cruzada em ervilhas enquanto estudava como as características eram transmitidas de uma geração para a seguinte. A partir desses primeiros cruzamentos, Mendel começou a ver que havia diferenças nas plantas filhas e iniciou um processo conhecido hoje como seleção artificial.

Ou seja, ele observava as características das plantas, como: cor, tamanho, rugosidade, porte da planta etc. E a partir daí escolhia as que, para ele, seriam as melhores e que se adequavam aos seus objetivos de pesquisa.

As colheitas de hoje são o resultado do melhoramento de plantas, que emprega seleção artificial para produzir as cultivares atuais. A partir de uma boa seleção, que atualmente também utiliza técnicas da biotecnologia, é possível produzir uma semente que carrega características genéticas essenciais para atingir boas produtividades e driblar pragas e doenças.

Saiba mais sobre a importância da semente na produção agrícola

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A semente é a estrutura mais importante produzida pela planta, isso porque ela protege o embrião e armazena alimento para ele. A planta-mãe dispersa ou libera a semente. Se a semente pousar onde as condições são adequadas, o embrião germina e se transforma em uma nova planta. 

Em muitos casos, as sementes podem sobreviver por muitos anos e suportar grandes adversidades climáticas sem perder o seu poder germinativo. De uma espécie para a outra, as sementes só são viáveis por alguns dias ou meses, depois de colhidas.

Cruzamentos, flores e frutos

Sabemos que a reprodução sexuada é, então, responsável pela diversidade genética dos vegetais. É, portanto, necessária para que, nas mudanças das condições ambientais ou de estresse, parte da descendência possa sobreviver.

O fruto é o resultado da maturação de uma ou mais flores e, portanto, só é encontrado nas angiospermas (plantas que produzem flores e frutos). Na culinária, uma fruta é qualquer produto vegetal de sabor doce. No entanto, na ciência das plantas, um fruto é considerado o ovário amadurecido de uma planta, e os óvulos amadurecidos são as sementes.

As plantas com flores formam o maior grupo de plantas com sementes, com cerca de 300.000 espécies em todo o mundo – isso é 90% de todo o reino vegetal.

Nas plantas com flores, à medida que a semente se desenvolve, seu ovário começa a amadurecer e a parede do ovário, chamada pericarpo, torna-se carnuda (como nas bagas e maçãs) ou forma uma cobertura externa dura (como nas nozes). Botanicamente, os frutos também incluem vagens de feijão, espigas de milho, tomate, espiga de trigo, abóboras, amendoim, pepino e espigas de arroz.

Melhoramento genético, reprodução das plantas e altas produtividades

O aumento da produtividade das lavouras por meio do melhoramento genético das plantas tem impactado significativamente a agricultura e a população mundial. 

Entenda como é todo o processo do melhoramento genético de plantas

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Na ciência do melhoramento, a reprodução das plantas é feita de maneira controlada. Os pesquisadores estudam as características dos pais e testam diferentes combinações de polinização, para posteriormente selecionarem plantas com características desejáveis e que atinjam o objetivo daquela pesquisa. 

A reprodução sexual das plantas desempenha um papel fundamental em muitos aspectos da agricultura, principalmente pela produção de grãos, que são alimentos básicos em todo o mundo. Já a reprodução de forma assexuada é mais comum na produção de plantas frutíferas, florestais e ornamentais.

A pesquisa sobre reprodução de plantas nunca foi tão importante para a humanidade. Em uma época de crescimento populacional sem precedentes, é crucial aumentar de forma rápida e sustentável a produção de alimentos para consumo humano e animal. 

Diferentes formas de reprodução das plantas exigem diferentes formas de manejo das culturas

Na produção agrícola, seja ela de pequena, média ou grande escala, pode-se dividir a reprodução de plantas em produção via sementes e produção por meio de mudas. As sementes, vindas da reprodução sexuada, e as mudas produzidas por pedaços da planta-mãe, via reprodução assexuada.

O arroz, o feijão, o milho, a soja o trigo, a alface, a abóbora, o pepino e outras espécies de cereais, grãos e hortaliças são reproduzidos por meio de sementes.

Para isso, de forma geral, o produtor adquire a semente certificada, com pureza, sanidade e alta taxa de germinação comprovadas para iniciar o seu plantio. A produção por sementes requer um bom preparo de solo – feito pelo produtor  – e, logo em seguida, a semente é colocada na superfície, e dela irá desenvolver uma planta.

Já na produção de laranja, pinus, eucalipto, morango, cana-de-açúcar e muitas outras espécies, primeiro é preciso fazer uma muda para depois levar a campo. O trabalho para instalar um pomar, começa bem antes.

Para produção de laranjas, por exemplo, as mudas são feitas a partir de partes do caule da planta-mãe, e só depois de dois anos que são enxertadas e se desenvolvem, são levadas para o campo.

Os seja, desde os primeiros vegetais da Terra, até hoje com as mais avançadas técnicas de melhoramento genético, vemos que todos os tipos de reprodução são importantes para a natureza, para a sociedade e o desenvolvimento da agricultura.

Por isso, é cada vez mais importante o conhecimento desses mecanismos de reprodução e o estudo do desenvolvimento de novas estratégias para a produção de plantas, conservação do meio ambiente e sustentabilidade do planeta.

Principais fontes:

Pereira, A. M. e Coimbra, S., Advances in plant reproduction: from gametes to seeds. Journal of Experimental Botany, 2019.

Hiscock, S. J., Sexual Plant Reproduction. Annals of Botany, 2011.