La riproduzione delle piante

I semi sono il cuore della riproduzione delle piante. Ma che dire del loro processo di formazione? Cosa succede prima che un seme si sviluppi? Sappiamo che un fiore deve essere impollinato prima di produrre un seme, ma non sempre ci rendiamo conto che c’è un’incredibile diversità di modi in cui le piante producono semi. Vediamo come funziona questo processo per le piante coltivate.

La formazione dei semi è il completamento della riproduzione sessuale delle piante, cioè l’incontro dei portatori biologici dell’informazione genetica maschile e femminile, attraverso il processo di impollinazione. Per fare questo, il tratto riproduttivo maschile della pianta, chiamato “stame”, produce il polline che è attrezzato per raggiungere il tratto riproduttivo femminile di una pianta (un’altra o se stessa), cioè “il pistillo”.

Fu solo all’inizio del XVIII secolo che la sessualità delle piante fu accettata e compresa (anche se gli archeologi hanno dimostrato che, nel 2000 a.C., i mesopotamici sapevano già distinguere gli alberi femmina da quelli maschio e come impollinarli manualmente). L’uomo antico era così convinto che le piante non avessero sessualità che quando i loro esperimenti dimostrarono che la palma da dattero ce l’aveva, gli arabi decisero di classificarla come qualcosa che non era né un animale né una pianta, ma un essere vivente a parte!

Nel corso dell’evoluzione, le piante hanno sviluppato molti modi diversi di organizzare l’incontro delle informazioni maschili e femminili, creando un’enorme diversità di fiori in termini di colore, forma e dimensione. Una prima “soluzione” è quella dei fiori delle piante autoimpollinanti: queste non hanno nemmeno bisogno di aprirsi per essere fecondate poiché, per definizione, i loro fiori (che portano sempre gli organi riproduttivi femminili e maschili) possono fecondarsi da soli. È quindi il polline degli stami che impollina direttamente il pistillo dello stesso fiore.
Tuttavia, poiché raramente l’autogamia è rigorosa, una piccola parte dei fiori può essere impollinata da altri fiori. Anche se questo fenomeno rappresenta una piccola parte dell’impollinazione (ad esempio il 2-3% per il grano comune), esso mantiene una certa diversità all’interno delle specie autoimpollinate. Questa strategia è stata adottata dal 20% delle specie di colture esistenti, tra cui pomodori, lattuga, piselli e fagioli o grano.

La seconda via è quella utilizzata dalle piante ad impollinazione incrociata, in cui il polline di una pianta geneticamente diversa ma della stessa specie feconda i fiori. Ciò significa che se il polline di una pianta si deposita sul pistillo di un fiore della stessa pianta, la fecondazione non avrà luogo. Diversi tipi di barriere naturali causano questo fenomeno, come l’incompatibilità polline/pistillo, la variabilità di forma degli ovari o i diversi periodi di maturità tra i fiori maschili e femminili della stessa pianta.
Così, le piante ad impollinazione incrociata hanno tre forme principali:
• specie ermafrodite: gli organi maschili e femminili si trovano sullo stesso fiore, lo stame e il pistillo sono quindi vicini; in questo caso, un sistema di autoincompatibilità assicura di solito l’obbligo di incrocio. Questa è la forma più frequente;
• specie monoiche: i fiori femminili e maschili sono sulla stessa pianta ma non lo stesso fiore. Questo è il caso di cetrioli, zucche o zucchine;
• specie dioiche: la pianta ha organi unicamente femminili o maschili. Questo è il caso dei kiwi, della canapa o del luppolo.

Le piante hanno diverse opzioni per essere impollinate da polline proveniente da altri luoghi. Nei cosiddetti anemofili, è il vento che se ne occupa. Il loro polline è quindi molto leggero per essere trasportato dalla più piccola brezza, come accade per esempio nei noccioli. Alcune specie hanno anche sviluppato forme molto specifiche di polline che permettono loro di “librarsi” un po’ più a lungo. L’esempio più famoso è il polline delle graminacee, oggi responsabile di molte allergie (febbre da fieno). È portato da fiori a volte discreti, come quelli di grano, e a volte molto più spettacolari, come quelli di mais.

La seconda opzione, quella più spesso discussa, è quella di utilizzare il servizio di varie specie animali e, in particolare, degli insetti. Le api sono ovviamente i più noti insetti impollinatori. Tra queste, la specie addomesticata più diffusa è la nostra ape da miele (Apis mellifera). Oltre alla produzione di miele, l’ape domestica è un impollinatore non specifico, il che significa che può impollinare la maggior parte dei fiori, prendendo nettare o polline come compenso per il suo lavoro. Anche molti altri animali e insetti partecipano all’impollinazione dei fiori, in cambio dell’accesso a certi nettari, dopo essere stati attirati da vari mezzi, sia da un profumo molto fragrante, come accade negli aranci, o dai colori vivaci dei girasoli o dei papaveri. Gli animali impollinatori che non sono insetti includono alcune lucertole, pipistrelli e uccelli. I colibrì americani sono tra i più conosciuti, soprattutto nelle zone tropicali, dove il loro volo librato permette loro di prendere il nettare dal fondo della corolla del fiore, grazie al loro lungo becco (a volte più lungo del resto del loro corpo!). Altre specie di uccelli contribuiscono alla fecondazione dei fiori di agrumi o di mandorli.

Per alcune colture, gli esseri umani sono coinvolti nell’impollinazione per fare incroci diretti nel contesto della selezione varietale. Allo stesso modo, quando una specie viene sfruttata al di fuori della sua zona d’origine e quando il suo impollinatore naturale non l’ha seguito in queste nuove zone di coltivazione, l’intervento dei coltivatori può essere essenziale per la formazione del frutto e dei semi. È il caso della vaniglia, che è originaria dell’America centrale, l’unica regione dove vivono specie specifiche di api necessarie per la formazione del baccello tanto apprezzato nei nostri dolci. In Madagascar e nell’Isola de la Réunion, per quanto riguarda la produzione commerciale di vaniglia, l’impollinazione avviene solo a mano! D’altra parte, l’im- pollinazione manuale può essere necessaria per ragioni economiche, come nei meleti del Sichuan nella Cina meridionale. Poiché le mele sono una specie a impollinazione incrociata, si dà la preferenza alla monocoltura di alberi con frutti ben venduti sul mercato, riducendo il posto degli alberi produttori di polline, sui quali i frutti sono meno interessanti dal punto di vista economico.

Il polline “germina” quando entra in contatto con lo stigma di un pistillo compatibile: da lì emette un tubo pollinico che contiene lo sperma del granello di polline; il tubo avanza attraverso lo stilo del pistillo verso l’ovario dove avviene la fecondazione. Dopo la fecondazione, l’ovaio si sviluppa attraverso successive divisioni cellulari. Presto, i diversi elementi dell’embrione appaiono attraverso il processo biologico di differenziazione, creando la struttura del seme. Intorno al seme (o ai semi), si sviluppa a sua volta il frutto, che sarà il suo mezzo di trasporto.

Il ciclo di vita delle piante può durare da pochi giorni a qualche migliaio di anni.

Per le piante coltivate annualmente, la produzione di semi riflette la fine della loro vita. Per definizione, il ciclo di vita di queste piante non supera mai un anno: vivono, producono semi e poi muoiono.

Carote, cipolle, ma anche porri sono piante biennali: passano un inverno prima di andare in seme. Prendiamo l’esempio delle carote. Dopo la semina in primavera, la pianta sviluppa prima le sue parti vegetative, cioè la radice (la carota stessa), gli steli e le foglie. Le piante coltivate oggi hanno bisogno dell’inverno per produrre i loro fiori, e poi i loro semi si formeranno durante il secondo anno di vita. Le carote selvatiche, invece, sono piante annuali. Infatti, durante il processo di selezione da parte dell’uomo, alcune piante annuali, come le carote o la pastinaca, sono diventate biennali. La spiegazione più probabile è che la pianta ha bisogno di un ciclo più lungo per produrre una radice più grande. Questa radice più grande ha anche più risorse per la produzione di semi nel secondo anno del ciclo.

Poi vengono le piante perenni, come asparagi, carciofi, rabarbaro o gli alberi. Durante i primi anni della loro vita (a seconda della pianta), le piante formano tutto ciò di cui hanno bisogno per vivere e interagire con il loro ambiente, senza formare fiori. Dopo questo periodo cosiddetto “giovanile”, da quando iniziano a produrre semi, la maggior parte di esse può farlo ogni anno fino alla morte.

Ciò che rende i semi così speciali è la loro diversità in termini di dimensioni e longevità: i semi di loto, ancora in grado di germinare dopo una durata di conservazione di circa mille anni, detengono il record; al contrario, i semi di albero di cacao vivono solo per pochi giorni dopo la maturazione. Questa capacità di conservarsi per un periodo più o meno lungo è legata in particolare alla stagionalità; permette di aspettare, se necessario, il ritorno della stagione favorevole dopo il passaggio del freddo o della siccità. Le piante in giardino possono essere conservate da 2 a 10 anni a seconda della specie.
Tuttavia, la qualità della conservazione è fortemente legata all’ambiente in cui i semi sono conservati: nel caso delle colture, il modo in cui le sementi sono conservate avrà un forte impatto sul tasso di germinazione per la semina successiva.

I semi sono tutti composti da tre diverse strutture: l’involucro, l’embrione e le riserve. Una volta che il seme si trova nelle condizioni di crescita ideali (in termini di temperatura, luce e umidità), l’embrione inizia a svilupparsi utilizzando le scorte disponibili all’interno del seme. Questi includono proteine, carboidrati e grassi altamente concentrati e una grande quantità di elementi minerali come fosforo, potassio, magnesio e calcio, nonché micronutrienti come ferro, manganese e zinco.

La parte del seme in cui sono immagazzinate le riserve è chiamata cotiledone. Una pianta può avere uno o due cotiledoni, il che divide le piante da fiore in due grandi categorie:
• Monocotiledoni (tra cui il grano e i cereali, della famiglia delle Poaceae o Gramineae), che si riconoscono per la presenza di una sola foglia che emerge dal suolo alla comparsa;
• Dicotiledoni, che presentano due cotiledoni (come le foglie, spesso più spessi) che escono dal seme allo stesso tempo.

Alcuni semi hanno bisogno di un periodo di vita più lungo tra il momento in cui vengono raccolti e quello in cui vengono seminati, anche in buone condizioni di crescita: questo si chiama dormienza. Il periodo di dormienza è diverso per le diverse specie. Questa capacità permette ai semi di germinare nel momento più favorevole dell’anno e la sua durata è quindi legata alle date ottimali di maturazione e di germinazione della specie. La dormienza delle piante coltivate è quasi scomparsa, perché non è più necessaria quando gli uomini conservano e seminano i semi in un momento e in condizioni favorevoli alla germinazione.

Il seme è contenuto e protetto dal frutto, che nasce dalla trasformazione del pistillo del fiore dopo la fecondazione. Le pareti dell’ovario si differenziano in diverse parti del frutto.

A causa della loro sedentarietà forzata, le piante compensano la loro immobilità con vari mezzi di dispersione per propagarsi nel loro ambiente. Frutti e semi possono essere trasportati in molti modi diversi e ogni modo ha la sua forma: alcuni usano il vento, come il famoso dente di leone con il suo leggerissimo achenio; mentre altri dipendono dagli animali per trasportare i loro preziosi semi, sia appendendosi direttamente al loro pelo con un sistema a graffio o ad arpione, come nel caso della bardana, sia venendo ingeriti e poi gettati via (anche come fertilizzante) come accade per il sambuco o le more. Alcuni semi devono addirittura essere predigeriti da un animale per germinare! Infine, altri hanno sviluppato sistemi di catapulta: quando la pianta è abbastanza secca, il frutto esplode e i semi vengono gettati via dalla pianta.

L’esempio dei cereali è molto interessante per mostrare l’impatto dell’uomo sulle specie coltivate. Infatti, gli antenati dei cereali avevano chicchi che si disperdevano spontaneamente una volta giunti a maturità, per soddisfare le esigenze di diffusione della specie. Grazie alla selezione effettuata nelle prime epoche dell’agricoltura, gli uomini, per poterli raccogliere, riuscivano a conservare solo quei cereali che non perdevano i loro semi a maturità e li conservavano nella spiga.

Oltre alla riproduzione sessuale, alcune piante hanno anche la capacità di riprodursi senza alcuna fecondazione e quindi senza produrre semi. Infatti, attraverso la cosiddetta moltiplicazione “vegetativa”, sono in grado di creare nuovi individui dai loro stessi organi vegetativi. Le piante risultanti dalla propagazione vegetativa avranno le stesse informazioni genetiche della pianta madre: sono cloni di quella pianta.
Questo tipo di riproduzione, che può essere utilizzato in aggiunta alla riproduzione sessuale, è particolarmente efficace se la pianta è isolata e non può riprodursi per incrocio con un’altra. Se vive in un ambiente ostile, la moltiplicazione vegetativa permette alle piante di colonizzare un luogo abbastanza rapidamente. È anche un guadagno di energia per la pianta, che è particolarmente importante in situazioni sfavorevoli, poiché risparmia l’energia investita nella creazione di polline, fiori, nettare e semi.

La contropartita di questa modalità di riproduzione è che l’omogeneità genetica degli individui li rende tutti suscettibili alle stesse malattie. Infatti, le colture composte da individui identici risultanti dalla propagazione vegetativa sono altamente suscettibili agli agenti patogeni o alle condizioni climatiche avverse. Dopo alcune moltiplicazioni per riproduzione asessuata, le piante cominciano ad essere meno resistenti e solo la riproduzione sessuale può ricreare una diversità sufficiente per rigenerare la specie. Tuttavia, queste piante mostrano la capacità di creare mutanti che spesso forniscono opportunità di selezione ed evoluzione (come la vite, la banana e la clementina).

Per altre specie, c’è ancora spazio per la riproduzione dei semi per rinnovare la diversità. Per esempio, nelle oasi tradizionali del Nord Africa, la palma da dattero, una pianta dioica e anemofila, è ampiamente utilizzata. Si riproduce principalmente per propagazione vegetativa perché la maggior parte delle piante che crescono da seme non sono così gustose come quelle delle varietà selezionate e non c’è modo di sapere se i semi portano le informazioni di una data femmina o maschio (gli alberi femmina devono crescere per almeno 6 anni prima di produrre fiori!). Così, gli uomini che mantengono queste oasi mantengono una popolazione di alberi che lasciano crescere dai semi, selezionando quelli interessanti per i loro frutti. È un modo di creare diversità mantenendo una produzione sufficiente per sostenere gli esseri umani.

Ci sono tre tipi principali di propagazione vegetativa:
• Stratificazione: la stratificazione naturale avviene quando il ramo di una pianta tocca il terreno. Per reazione, la parte in contatto con il terreno crea radici e, una volta che è abbastanza forte da sopravvivere senza la pianta madre, si separa da essa e diventa indipendente. Questo processo è usato dagli orticoltori per propagare e conservare varietà specifiche. Le due piante coltivate più famose che utilizzano il fenomeno della stratificazione sono le fragole e la vite, ma per ragioni economiche e agronomiche, questo sistema naturale non è più praticato.
• Talee: grazie alla moltiplicazione cellulare, una nuova pianta può essere formata da una parte di un organo di una pianta madre. Può venire da una foglia, un ramo, una radice… A contatto con l’acqua e la terra, questa parte può creare le proprie radici e le parti vegetative per crescere e diventare una nuova pianta. Alcune piante si riproducono naturalmente per talea (soprattutto nelle foreste tropicali), ma la maggior parte delle talee sono fatte dall’uomo, per uso personale, per conservare con precisione le caratteristiche della pianta madre. Le specie note per essere facili da riprodurre per talea sono salici, olivi, uva spina o piante grasse.
• Innesto: una tecnica usata principalmente sugli alberi per riprodurre le varietà. Per gli alberi ad impollinazione incrociata, questo è il modo migliore per mantenere una varietà. Poiché questo metodo è più difficile da applicare e richiede più attrezzature rispetto alle talee, è ancora usato principalmente da professionisti e giardinieri qualificati. La base del metodo d’innesto è tagliare un ramo giovane da un albero coltivato e inserirlo in contatto con i tessuti di un’altra pianta, chiamata “portainnesto”. Questo permette di beneficiare della vitalità di un portainnesto spesso vicino alla varietà selvatica, mentre si raccolgono i frutti dei rami innestati, essi stessi il prodotto di una lunga selezione delle migliori varietà.

Le piante propagate per via vegetativa sono tra le più coltivate nel mondo, specialmente nelle regioni umide tropicali e subtropicali. La canna da zucchero riprodotta per talea è la coltura con il più alto tonnellaggio di produzione nel mondo e rappresenta ancora il 70- 80% della produzione di zucchero nel XXI secolo. Con un volume di produzione annuale tra 1,7 e 1,9 miliardi di tonnellate di materiale fresco, è una delle principali colture del mondo, molto più avanti del mais, che è la seconda coltura più importante in termini di volume prodotto. Oltre alla canna da zucchero, gli alimenti propagati per via vegetativa di importanza mondiale includono banane, manioca, patate, patate dolci e ignami.

_______________________________________________________________________________________________________________________

All’origine di ogni cibo, c’è un seme. Il chicco di grano è l’inizio del nostro pane, il seme del foraggio mangiato dalla mucca è l’origine del nostro formaggio e un seme d’uva è la radice dei nostri vitigni e del nostro vino.

Questo libro invita a una nuova collaborazione tra agricoltori biologici e cittadini, tra coloro che coltivano la terra in modo sostenibile e coloro che con le loro scelte di consumo possono condizionare il mercato e le scelte economiche più ampie. Solo questa alleanza può garantire lo sviluppo di sementi e varietà prodotte e adattate in un’ottica di sostenibilità e di salute del cibo che portiamo in tavola, per far rivivere la biodiversità.

In OFFERTA SCONTO su www.terranuovalibri.it