En botánica, la reproducción vegetal designa a los distintos mecanismos a través de los cuales las plantas se multiplican.
Los musgos, los helechos y las plantas superiores muestran una increíble diversidad de hábitos de crecimiento y fisiologías. En todos estos vegetales coexisten tanto la reproducción sexual como la asexual. La gran mayoría producen esporas como medio para asegurar la dispersión de cada especie y su supervivencia en condiciones.
Así pues, las esporas son la unidad reproductiva y de dispersión de algunas plantas y contienen toda la información genética necesaria para el desarrollo de un nuevo individuo.
Dichas esporas pueden formarse tanto sexual como asexualmente y en estructuras sumamente diversas.
La reproducción sexual puede involucrar a un solo individuo o a dos de ellos. En este último caso, ambos individuos deben pertenecer a sexos o tipos de apareamiento diferentes.
En algunos grupos de plantas solo hay dos tipos de apareamiento, mientras que en otros existen miles. En algunos helechos, los gametófitos haploides individuales producen tanto óvulos como espermatozoides. En otros, los gametófitos individuales producen solo un tipo de gameto. En las plantas con semilla, las estructuras productoras de polen y de óvulos pueden crecer juntas dentro de una misma flor, desarrollarse por separado en diferentes flores de la misma planta o bien, ser producidas en plantas completamente diferentes.
En ambos grupos de plantas, pteridofitas y plantas con semillas, estos patrones diferentes de distribución de las estructuras que forman los gametos femeninos y masculinos influye sobre la frecuencia con la que los gametos de individuos no relacionados se unen en cigotos. A su vez, este proceso influencia la cantidad y distribución de la diversidad genética.
Alternancia de generaciones y de fases nucleares Es característico del ciclo vital de la mayoría de las plantas una alternancia de generaciones. En los casos típicos se trata de la alternancia regular de dos generaciones celulares que difieren entre sí por su modo de reproducción. Estas generaciones están representadas por individuos independientes, a menudo muy distintos entre sí desde el punto de vista de su morfología. En general, la alternancia de generaciones va unida a una alternancia de fases nucleares simultánea, o sea, a cambios en el número de juegos de cromosomas.
La alternación de generaciones y de fases nucleares puede ser ejemplificada con el ciclo de vida de un helecho. La planta foliosa que se observa, el «helecho», es un esporófito diploide —presenta dos juegos de cromosomas, lo cual se denota como «2n»— que por meiosis produce meiosporas haploides —tienen un solo juego de cromosomas, «n»—. Estas esporas germinan pero no producen un nuevo helecho folioso, sino un pequeño cuerpo taloso, haploide, que se denomina protalo. En esta estructura se formaran mediante mitosis los gametos haploides por lo que constituye el gametofito. La unión de dos gametos diferentes restablece el número cromosómico 2n y determina la formación de una nueva generación esporofítica. El gametófito haploide, productor de gametos, alterna entonces de modo regular con el esporófito diploide que se reproduce por meiosporas. Las células germinales de una generación producen con regularidad la otra generación.
Reproducción sexual Meiosporas Las meiosporas son las células (n) formadas a partir de la meiosis. Microesporas: son las que se producen en los órganos masculinos tras su maduración formaran los granos de polen. Cada grano de polen contiene una célula con dos núcleos (n): núcleo generativo y núcleo vegetativo. Durante la fecundación el núcleo vegetativo forma por mitosis el tubo polínico que crea un camino directo al ovario. Mientras esto ocurre, el núcleo generativo se divide por mitosis en dos anterozoides, que son los gametos masculinos. Megaesporas: Son las predecesoras de los gametos femeninos. Los óvulos no madurados situados en el ovario (2n) realizan la meiosis para formar las megaesporas(n) que tras su maduración formaran los sacos embrionarios, que son los gametófitos femeninos. Dentro del saco embrionario se encuentran 6 células (n), entre ellas estará la oósfera (gameto femenino). Aparte en el saco embrionario se encuentran dos núcleos polares. La oósfera es fecundada por un anterozoide para formar un embrión y un núcleo polar es fecundado por el otro anterozoide para dar lugar al endoesperma (tejido de reserva energética). El otro núcleo polar muere.
Gametos
Células reproductoras de algunos seres vivos.
Cigotos
El cigoto se forma después de la fecundación y su imagen o dureza sería la de un huevo.
Reproducción sexual en distintos grupos de plantas y hongos Hongos right|thumb| Asco y ascosporas de Hypocrea virens. La gran mayoría de los hongos producen esporas como medio para asegurar la dispersión de la especie y su supervivencia en condiciones ambientales extremas. Así pues, las esporas son la unidad reproductiva y de dispersión de los hongos y contienen toda la información genética necesaria para el desarrollo de un nuevo individuo. En los hongos hay dos formas de reproducción: sexual y asexual, aunque en algunas especies coexisten ambas formas en el mismo organismo («holomorfo»), denominándose estado perfecto o «teleomorfo» a la forma sexual y estado imperfecto o «anamorfo» a la asexual. Así, los hongos que presentan reproducción sexual se denominan hongos perfectos y los que solo tienen, o solo se les conoce, reproducción asexual se denominan hongos imperfectos.
left|thumb| Estructuras de reproducción sexual de un basidiomicete. Micelio (azul), basidiocarpo (rosa) y basidiosporas (gris).left|thumb| Zigosporas de Rhizopus.
Las esporas sexuales de los hongos son más resistentes al calor que las asexuales, suelen presentar latencia, germinando solo cuando son activadas, por ejemplo por calor suave o alguna sustancia química. En la formación de las esporas sexuales intervienen una gran variedad de estructuras y, además, la reproducción sexual difiere notablemente entre los diversos grupos de hongos. Así, en los zigomicetes es por medio de unas hifas especializadas llamadas gametangios, en los ascomicetes se producen a través de unas células con aspecto de saco denominadas asco y en los basidiomicetes intervienen células especializadas denominadas basidios.C.J. Alexopolous, C. W. Mims, M. Blackwell, Introductory Mycology, 4th ed. (John Wiley and Sons, Hoboken NJ, 2004) ISBN 0-471-52229-5
En líneas generales dos núcleos haploides de dos células o gametos se unen formando una célula diploide que por meiosis da lugar a cuatro núcleos haploides. En este proceso suele haber recombinación genética. Si los hongos poseen en el mismo micelio núcleos complementarios capaces de conjugarse se llaman hongos «homotálicos » y si necesitan núcleos procedentes de micelios diferentes se llaman hongos «heterotálicos».
En los ascomicetes, normalmente las ascas contienen ocho ascosporas, producidas por una división celular meiótica seguida, en la mayoría de las especies, por una mitosis. Sin embargo, en algunos géneros o especies pueden contener una (por ejemplo, en Monosporascus cannonballus), dos, cuatro, u otro número múltiplo de cuatro. En algunos casos, las ascosporas pueden producir conidios, que pueden llenar por cientos las ascas (como en el género Tympanis), o pueden fragmentarse (como en algunos Cordyceps), llenando también las ascas de células más pequeñas. Las ascosporas son inmóviles y, por lo general, unicelulares, aunque no pocas veces pueden presentarseseptadas en uno o varios planos.
Usualmente, el micelio haploide de los basidiomicetes se fusiona a través de plasmogamia y luego los núcleos compatibles migran hacia el micelio del otro individuo de modo tal que se forma un dicarionte o micelio dicariótico, es decir un micelio que presenta dos núcleos diferentes. Por el contrario, el micelio que presenta un solo núcleo haploide se denomina monocarionte. La fusión de los dos núcleos en el dicarionte puede tardar desde semanas hasta años. Estacional u ocasionalmente los dicariontes producen basidios, células especializadas en las que los núcleos haploides compatibles se fusionan para formar núcleos diploides. Inmediatamente, estos núcleos sufren meiosis para producir cuatro núcleos haploides que migran cada uno hacia su propia basidiospora externa. En la mayoría de los basidiomicetes, estas esporas luego se dispersan para formar nuevos micelios haploides.
Tipos de apareamiento Los tipos de apareamiento son mecanismos que regulan la compatibilidad en los cruzamientos entre los hongos que se reproducen sexualmente. Debido a que los gametos en estos organismos no difieren en su tamaño, no se refieren como pertenecientes a sexos diferentes. Así, en vez de femenino o masculino, los tipos de apareamiento se designan con números, letras o simplemente con los signos "+" y "-". La fusión entre gametos o singamia solo puede ocurrir entre los que presenten diferente tipo de apareamiento. Los ascomicete en general presentan solo dos tipos de apareamiento. Los basidiomicetes, en cambio, pueden tener miles de tipos de apareamiento distintos.
Musgos thumb|Ciclo de vida de un musgo típico (Polytrichum commune).left|thumb|Esporófitos rojos creciendo sobre los gametófitos verdes en un musgo.
Al igual que en el caso de los hongos, los musgos poseen un único conjunto de cromosomas, por lo que transcurren la mayor parte de su ciclo de vida como gametófitos haploides. Existen períodos durante el ciclo de vida del musgo cuando poseen un conjunto completo de cromosomas apareados pero esto solo ocurre durante la etapa de esporófito.Buck, William R. & Bernard Goffinet. (2000). "Morphology and classification of mosses", pages 71-123 in A. Jonathan Shaw & Bernard Goffinet (Eds.), Bryophyte Biology. (Cambridge: Cambridge University Press). ISBN 0-521-66097-1.Frahm, J.P. Biologie der Moose. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg und Berlin 2001, ISBN 3-8274-0164-X
Las esporas haploides germinan formando un protonema, que es o bien una masa de filamentos o un talloide plano. Del protonema crece el gametófito ("portador de gametos") que se diferencia en caulidios y filidos ('micrófilos'). De los extremos de los caulidios o ramas se desarrollan los órganos sexuales de los musgos. Los órganos femeninos se denominan arquegonios y los masculinos anteridios. El arquegonio posee un cuello por el cual se desliza el gameto masculino.
Los musgos pueden ser dioicos o monoicos. En el caso de musgos dioicos, los órganos sexuales masculinos y femeninos son portados por diferentes plantas gametofitas. En musgos monoicos (también llamados autoicos), existen en la misma planta. El esperma de los musgos es biflagelado, es decir posee dos flagelos que le ayudan en su propulsión. Sin agua, la fecundación no puede producirse. En presencia de agua, el gameto masculino nada desde el anteridio hasta la arquegonio y tiene lugar la fecundación, que da como resultado la producción de un esporófito diploide. Luego de la fecundación, el esporófito inmaduro se desplaza a través del conducto del arquegonio. La maduración del esporófito toma aproximadamente entre tres y seis meses. El cuerpo del esporófito comprende un largo pedúnculo, llamado seta, y una cápsula coronada por una cubierta llamada el opérculo. La cápsula y el opérculo se encuentran a su vez protegidos por una caliptra haploide que son los restos del conducto del arquegonio. La caliptra por lo general se desprende cuando la cápsula alcanza la madurez. Dentro de la cápsula, las células productoras de esporas sufren meiosis para formar esporas haploides, a partir de las cuales el ciclo se repite.
Helechos right|thumb|Diagrama del ciclo de vida de un helecho. left|thumb|Esporangio de un helecho.left|thumb|Gametófito de un helecho.