Autopolinização - Self-pollination

Um tipo de autopolinização automática ocorre na orquídea Ophrys apifera . Uma das duas polínias se inclina para o estigma .

A autopolinização é uma forma de polinização em que o pólen de uma mesma planta chega ao estigma de uma flor (nas plantas com flores ) ou ao óvulo (nas gimnospermas ). Existem dois tipos de autopolinização: na autogamia , o pólen é transferido para o estigma da mesma flor; na geitonogamia , o pólen é transferido da antera de uma flor para o estigma de outra flor na mesma planta com flor, ou do microsporângio para o óvulo dentro de uma única gimnosperma ( monóica ). Algumas plantas possuem mecanismos que garantem a autogamia, como flores que não se abrem ( cleistogamia ) ou estames que se movem para entrar em contato com o estigma. O termo autofecundação, muitas vezes usado como sinônimo, não se limita à autofecundação, mas também se aplica a outros tipos de autofecundação.

Ocorrência

Poucas plantas se autopolinizam sem a ajuda de vetores de pólen (como o vento ou insetos). O mecanismo é visto com mais frequência em algumas leguminosas , como o amendoim . Em outra leguminosa, a soja , as flores se abrem e permanecem receptivas à polinização cruzada de insetos durante o dia. Se isso não for realizado, as flores se autopolinizam à medida que se fecham. Entre outras plantas que podem se autopolinizar estão muitos tipos de orquídeas , ervilhas , girassóis e tridax . A maioria das plantas autopolinizadoras tem flores pequenas e relativamente imperceptíveis que lançam pólen diretamente sobre o estigma, às vezes antes mesmo de o botão se abrir. As plantas autopolinizadas gastam menos energia na produção de atrativos polinizadores e podem crescer em áreas onde os tipos de insetos ou outros animais que podem visitá-los estão ausentes ou muito escassos - como no Ártico ou em altitudes elevadas.

A autopolinização limita a variedade da progênie e pode diminuir o vigor da planta . No entanto, a autopolinização pode ser vantajosa, permitindo que as plantas se espalhem além da faixa de polinizadores adequados ou produzam descendentes em áreas onde as populações de polinizadores foram muito reduzidas ou são naturalmente variáveis.

A polinização também pode ser realizada por polinização cruzada . A polinização cruzada é a transferência de pólen, pelo vento ou por animais como insetos e pássaros, da antera para o estigma de flores em plantas separadas.

Tipos de flores autopolinizáveis

Tanto as espécies hermafroditas quanto as monóicas têm o potencial de autopolinização levando à autofecundação, a menos que haja um mecanismo para evitá-la. Oitenta por cento de todas as plantas com flores são hermafroditas, o que significa que contêm ambos os sexos na mesma flor, enquanto 5% das espécies de plantas são monóicas. Os 15% restantes seriam, portanto, dióicos (cada planta unissexual). As plantas que se autopolinizam incluem vários tipos de orquídeas e girassóis. Os dentes-de-leão também são capazes de autopolinização e também de polinização cruzada.

Vantagens

Existem várias vantagens para flores autopolinizadoras. Em primeiro lugar, se um determinado genótipo é adequado para um ambiente, a autopolinização ajuda a manter essa característica estável na espécie. Não ser dependente de agentes polinizadores permite que a autopolinização ocorra quando as abelhas e o vento não estão em lugar nenhum. A autopolinização ou polinização cruzada pode ser uma vantagem quando o número de flores é pequeno ou elas são muito espaçadas. Durante a autopolinização, os grãos de pólen não são transmitidos de uma flor para outra. Como resultado, há menos desperdício de pólen. Além disso, as plantas autopolinizadoras não dependem de portadores externos. Eles também não podem fazer mudanças em seus caracteres e, portanto, as características de uma espécie podem ser mantidas com pureza. A autopolinização também ajuda a preservar os caracteres parentais, pois os gametas da mesma flor são desenvolvidos. Não é necessário que as flores produzam néctar, cheiros ou sejam coloridas para atrair polinizadores.

Desvantagens

As desvantagens da autopolinização vêm de uma falta de variação que não permite adaptação ao ambiente em mutação ou potencial ataque de patógenos. A autopolinização pode levar à depressão por endogamia causada pela expressão de mutações recessivas deletérias, ou à saúde reduzida da espécie, devido à reprodução de espécimes relacionados. É por isso que muitas flores que podem potencialmente se autopolinizar têm um mecanismo embutido para evitá-lo, ou torná-lo uma segunda escolha, na melhor das hipóteses. Defeitos genéticos em plantas autopolinizadoras não podem ser eliminados por recombinação genética e a descendência só pode evitar a herança de atributos deletérios por meio de uma mutação casual que surge em um gameta .

Acasalamento misto

Cerca de 42% das plantas com flores exibem um sistema de acasalamento misto na natureza. No tipo de sistema mais comum, as plantas individuais produzem um único tipo de flor e os frutos podem conter autopolinização, cruzamento ou uma mistura de tipos de progênie. Outro sistema de acasalamento misto é conhecido como cleistogamia dimórfica. Nesse sistema, uma única planta produz flores cleistogâmicas abertas, potencialmente cruzadas e fechadas, obrigatoriamente autopolinizadas.

Espécies de exemplo

A mudança evolutiva do cruzamento para a autofecundação é uma das transições evolutivas mais comuns nas plantas. Cerca de 10-15% das plantas com flores são predominantemente autofertilizantes. Alguns exemplos bem estudados de espécies autopolinizadoras são descritos abaixo.

Orquídeas

A autopolinização na orquídea sapatinho Paphiopedilum parishii ocorre quando a antera passa do estado sólido para o líquido e entra em contato direto com a superfície do estigma sem o auxílio de qualquer agente polinizador.

A orquídea que vive em árvores Holcoglossum amesianum tem um tipo de mecanismo de autopolinização em que a flor bissexual gira sua antera contra a gravidade em 360 ° para inserir pólen em sua própria cavidade de estigma - sem o auxílio de qualquer agente ou meio polinizador. Este tipo de autopolinização parece ser uma adaptação às condições de seca e sem vento que ocorrem quando ocorre a floração, numa época em que os insetos são escassos. Sem polinizadores para cruzamento, a necessidade de garantir o sucesso reprodutivo parece compensar os potenciais efeitos adversos da endogamia. Essa adaptação pode ser generalizada entre espécies em ambientes semelhantes.

A autopolinização na orquídea malgaxe Bulbophyllum bicoloratum ocorre em virtude de um rostelo que pode ter recuperado sua função estigmática como parte do lobo estigmático mediano distal.

Caulokaempferia coenobialis

Na erva chinesa Caulokaempferia coenobialis, uma película de pólen é transportada da antera (sacos polínicos) por uma emulsão oleosa que desliza lateralmente ao longo do estilete da flor e para dentro do próprio estigma do indivíduo. O fluxo lateral da película de pólen ao longo do estilete parece ser devido apenas às propriedades de espalhamento da emulsão oleosa e não à gravidade. Esta estratégia pode ter evoluído para lidar com a escassez de polinizadores nos habitats extremamente sombrios e úmidos de C. coenobialis .

Capsella rubéola

Capsella rubella (bolsa de Red Shepard) é uma espécie autopolinizadora que se tornou autocompatível há 50.000 a 100.000 anos, indicando que a autopolinização é uma adaptação evolutiva que pode persistir por muitas gerações. Seu progenitor cruzado foi identificado como Capsella grandiflora .

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana é uma planta predominantemente autopolinizadora com uma taxa de cruzamento na natureza estimada em menos de 0,3%. Um estudo sugeriu que a autopolinização evoluiu há cerca de um milhão de anos ou mais.

Possível benefício a longo prazo da meiose

A meiose seguida de autopolinização produz pouca variação genética geral. Isso levanta a questão de como a meiose em plantas autopolinizadoras é mantida adaptativamente por longos períodos (ou seja, por cerca de um milhão de anos ou mais, como no caso de A. thaliana ) em preferência a um processo ameiótico assexuado menos complicado e menos caro para produzindo progênie. Um benefício adaptativo da meiose que pode explicar sua manutenção a longo prazo em plantas autopolinizadoras é o reparo recombinacional eficiente de danos ao DNA. Esse benefício pode ser obtido a cada geração (mesmo quando a variação genética não é produzida).

Veja também

Referências