Fecundación Cruzada en Plantas: Definición y Tipos
La alogamia, también conocida como fecundación cruzada o heterogamia, es un tipo de reproducción sexual en plantas que implica la polinización cruzada y la fecundación entre individuos genéticamente diferentes. Este proceso favorece la producción de individuos genéticamente nuevos y, por ende, la generación constante de variabilidad genética en las poblaciones.
Mecanismos que Favorecen la Polinización Cruzada
Existen mecanismos que favorecen la polinización cruzada en plantas, tales como:
- Autoincompatibilidad
- Heterostilia
- Hercogamia
- Dioecia
Polinización: Un Proceso Clave
La polinización es el proceso por el cual se da una transferencia de polen desde la parte masculina (estambre) de una flor hasta la parte femenina (estigma). Este proceso es clave para el mantenimiento de la viabilidad y la diversidad genética de las plantas con flor. De esta manera, se logra la germinación y fecundación de óvulos de la flor, dando lugar a semillas y frutos, logrando una mejora de su calidad y cantidad, junto con una mejora de las características de la descendencia.
Constituye un proceso de gran importancia para garantizar la supervivencia de los diversos ecosistemas terrestres naturales, así como vital para la continuidad de la producción de alimentos.
La polinización puede llevarse a cabo de manera abiótica, si el transporte de polen es por el viento (anemófila) o el agua (hidrófila), o de manera biótica, donde intervienen animales como vectores de transporte, entre los que se encuentran invertebrados, aves o mamíferos.
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Existen estudios que estiman que dentro del 90% de la polinización que ocurre en todo el mundo, el 67% es realizado por insectos, de manera que puede afirmarse que se tratan del grupo más importante de polinizadores, cuya actividad se ha podido demostrar en todo tipo de cultivos. Por todo ello, actualmente existen diversas líneas de investigación centradas en el estudio de la pérdida de estos organismos, así como de los servicios que proveen.
Los polinizadores reciben también el nombre de agentes polinizadores o vectores de polinización. Existen flores que pueden ser polinizadas por diferentes vectores polinizadores, en cuyo caso reciben la denominación de especies generalistas, mientras que determinadas especies únicamente solo pueden ser polinizadas por determinados vectores, las cuales se conocen como especialistas.
En cualquier caso, la polinización implica una serie de beneficios mutuos para la planta y el polinizador. El polen es un recurso de gran importancia, puesto que proporciona aproximadamente el 20% de carbohidratos, así como el total de proteínas. El néctar constituye el 80% de los requerimientos de azúcar, motivo por el cual es su principal fuente de energía.
Los agentes polinizadores poseen preferencias respecto a diferentes características de las flores. Existen estudios que parecen mostrar predilección por el color, de manera que, por ejemplo, las abejas y abejorros se ven atraídos por el color azul y el morado, mientras que los sírfidos prefieren el color blanco o el amarillo. También se han observado preferencias por las inflorescencias, así como por las flores simétricas, frente a las flores solitarias y las flores asimétricas.
Tipos de Polinización
En función de la procedencia del polen existen dos tipos de polinización:
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- Polinización directa, autopolinización o autofecundación: El polen viaja desde las anteras de una flor hasta los estigmas de la misma flor, que a su vez puede subdividirse en autogamia y geitogamia. La autogamia ocurre cuando el polen proviene de la misma flor, mientras que en la geitogamia proviene de otra flor, aunque también de la misma planta.
- Polinización cruzada o alogamia: El polen proviene de otra planta.
Tipos de Polinización según el Agente Polinizador
- Polinización entomófila: Llevada a cabo por insectos polinizadores. Dentro de este grupo se encuentran los himenópteros (abejas, abejorros, hormigas y avispas), coleópteros (escarabajos), que poseen mandíbulas masticadoras con mucha fuerza, dípteros (moscas) y lepidópteros (mariposas y polillas). Los himenópteros prefieren plantas con grandes cantidades de polen y/o néctar, que se encuentre accesible. Los coleópteros actúan sobre flores cantarófilas. Las preferencias de los dípteros son flores de pequeño tamaño sin olor.
- Polinización anemófila: Forma parte de la polinización de tipo abiótico, puesto que el agente que actúa es el aire o el viento. Se da fundamentalmente en coníferas o gramíneas, las cuales producen grandes cantidades de polen de peso reducido, de manera que puedan flotar con el viento.
- Polinización hidrófila: El polen es transportado por el agua.
- Polinización zoófila: El polen es transportado por animales.
- Polinización artificial: Se da debido a una intervención del ser humano, motivo por el cual se conoce también con el nombre de polinización manual. Se recurre a esta acción cuando existe una escasez de agentes polinizadores naturales en un cultivo agrícola o en circunstancias en que se desea evitar determinadas alteraciones en las características específicas de una planta.
En líneas generales, hay tres tipos de polinización: se llama anemófila cuando el polen llega a las flores transportado por el viento; hidrófila cuando el transporte lo realiza el agua, y por último zoófila cuando corre a cargo de un animal. Este último caso es mucho más frecuente y eficaz. No es de extrañar que sea la más destacada, si tenemos en cuenta que éstos son el mayor grupo dentro del Reino animal. Así, las flores y los insectos constituyen el más claro ejemplo de mutualismo entre el Reino animal y el vegetal.
Importancia de la Diversidad Genética
Investigadores del departamento de Biología Vegetal y Ecología de la Universidad de Sevilla han demostrado que dos tipos de arbustos comunes en Andalucía, el mirto o arrayán y el lentisco, mejoran su descendencia al ser polinizados por semillas de distinto origen. Al mismo tiempo, han confirmado que si la fertilización se produce en una proporción mayor con el mismo padre tienen menos posibilidades de crecimiento y de supervivencia.
En un hábitat deteriorado, algunas especies tienen complicada la germinación y son fertilizadas desde diferentes fuentes para producir hijos más fuertes. El sistema de propagación sexual más conocido en plantas es la alogamia, también llamada fecundación cruzada. Sin embargo, muy pocos estudios realizados hasta ahora han tenido en cuenta otros parámetros del método de apareamiento que no sean las tasas de fecundación cruzada.
Los efectos directos de la diversidad genética de la semilla recibida por las madres, conocida como paternidad correlacionada, es la medida que indica los distintos progenitores. Es decir, la proporción de hijos fecundados por un mismo padre.
En el artículo publicado en la revista PlosOne, los expertos han analizado este aspecto poco estudiado hasta el momento en el mundo de las plantas: cómo afecta a la descendencia el que las madres sean polinizadas por más de un padre dentro de una misma población. De esta manera, durante los experimentos los investigadores observaron que algunas características de los hijos se vieron afectadas negativamente por la alta paternidad correlacionada.
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Tanto en Myrtus communis (mirto) como en Pistacia lentiscus (lentisco), sufrieron una reducción de germinación y el análisis de supervivencia de la progenie mostró una mayor mortalidad de las plántulas.
Los estudios se han desarrollado en las provincias de Sevilla, Córdoba, Cádiz y Huelva y han realizado las demostraciones tanto en campo abierto como en invernaderos. En estos últimos, las investigaciones están más controladas, debido a que los agentes externos imprevistos, como pueden ser la lluvia o el viento no intervienen. Además, han podido comprobar cuántos donantes de polen pueden fertilizar las semillas y cuáles son los niveles de endogamia, de endogamia biparental y de paternidad correlacionada en una planta determinada.
Para el análisis genético los expertos seleccionaron al azar 16 semillas por cada planta materna y utilizaron 18 padres, calculando los niveles de diversidad genética posibles. Tras la siembra de 720 unidades en invernadero y 1080 en campo abierto observaron la germinación y proliferación de los hijos.
Para conocer el origen de la fecundación, estudiaron los genes obtenidos a través de marcadores microsatélites, un método de estudio del ADN con el que confirman los alelos, partes de los genes que contienen la información que distingue a un individuo concreto y que cada padre aporta en la formación de los cromosomas.
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