Come avviene l’evoluzione o sviluppo di un seme nelle gimnosperme?

Due note velocissime: se nell’uomo gli spermatozoi e l’ovulo avessero il patrimonio genetico intero, l’uovo fecondato avrebbe un patrimonio genetico doppio ad ogni generazione.
Bisogna quindi che le cellule riproduttive, o gameti, abbiano metà del patrimonio genetico delle cellule normali, cosa che si ottiene tramite un processo detto meiosi, che produce gameti (ovuli e spermatozoi) con metà patrimonio genetico, cioè 1n.

I gameti (1n) delle piante hanno una durata di vita molto superiore a quella dell’ovulo e dello spermatozoo umano, diventando a volte dei veri e propri individui pluricellulari, detti gametofiti, mentre la generazione 2n, formata dall’unione dei gameti e quindi a genoma completo, viene detta sporofito.
 
Per un rapido ripasso sulla riproduzione, si può vedere qui.
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7011

Le gimnosperme sono un gruppo di piante vascolari senza fiori. Il nome deriva dal greco spermos = seme e gymnós = nudo. Le gimnosperme sono piante legnose, di aspetto arbustivo o arboreo, raramente rampicante. Si contrappongono al grande gruppo delle angiosperme o piante con fiori, poiché i semi non sono racchiusi nel carpello, ma esposti fra le scaglie di strutture fiorifere chiamate correttamente coni o pigne.

In tutte le gimnosperme viventi gli organi di produzione degli elementi sessuali o gameti dei due sessi (sporangi) sono portati in strutture separate.

Gli sporangi maschili sono detti microsporangi o sacche polliniche e sono contenuti  in coni o strobili maschili. Il granulo pollinico consiste di un ridotto gametofito maschile, 1n, contenuto entro la parete della microspora.

Gli sporangi femminili sono detti macrosporangi e sono portati da squame riunite in strobili femminili. L’ovulo è un macrosporangio (nucella) rivestito da uno o due tegumenti, che non si apre a maturità. I tegumenti non sono saldati per tutta la loro estensione, ma lasciano un’apertura (micropilo), attraverso la quale è esposta una piccola superficie della nucella. All’interno della nucella una sola cellula madre della macrospora subisce meiosi, originando quattro spore aploidi, chiamate anche megaspore o ginospore, di cui in genere tre degenerano e una soltanto resta vitale.  La macrospora non viene mai liberata all’esterno e germina dentro l’ovulo. Qui dà origine ad un gametofito femminile, che si sviluppa interamente entro la parete della macrospora, chiusa nel macrosporangio. Il gametofito femminile produce i gameti femminili, detti oosfere.

Fig. 1- Particolare dell’ovulo in cui si evidenziano la nocella, l’endosperma primario e gli archegoni con due grosse oosfere di cui è visibile il nucleo. http://www.dipbot.unict.it/sistematica/Pinus_no.html

Il gamete femminile è quindi protetto, andando dall’interno verso l’esterno:

  • dall’archegonio, o più in generale dai tessuti del gametofito femminile;
  • dalla parete della macrospora;
  • dal macrosporangio (nucella);
  • dai tegumenti dell’ovulo.

Nella fase di recettività del polline, gli ovuli sono esposti all’aria. L’impollinazione consiste nel trasporto dei granuli di polline dalle sacche polliniche fino al micropilo degli ovuli; nella quasi totalità dei casi il trasporto è affidato al vento e può essere favorito da strutture come le sacche aerifere, presenti sui granuli di polline dei pini.

http://www.dsa.unipr.it/SITE/pubblicazioni/attiXII/content/m7.pdf 
Fig 2 – Coni maschili di J. communis (A) al momento dell’impollinazione e coni femminili maturi (B) di J. communis mostrano la goccia micropilare dove si deposita il polline.

L’ovulo emette al micropilo una goccia di impollinazione vischiosa, che trattiene i granuli pollinici e in seguito seccandosi si ritrae, trascinando i granuli nella camera pollinica sottostante, verso la oosfera.

L’embrione blocca l’accrescimento in una fase precoce e rimane immerso nell’endosperma e racchiuso dai tegumenti dell’ovulo che si modificano. In genere la modificazione consiste in una lignificazione, con eventuale formazione di un’espansione ad ala per favorire il trasporto da parte del vento; in alcuni casi i tegumenti diventano carnosi per attrarre gli animali incaricati della dispersione. L’unità formata da embrione, endosperma e tegumenti costituisce il seme. Nel seme delle gimnosperme sono presenti tre generazioni legate tra loro da rapporti trofici: lo sporofito genitore (tessuti della nucella, tegumenti), il gametofito femminile (endosperma primario), il giovane sporofito (embrione).

Le infiorescenze femminili si trasformano, quindi, in coni legnosi (pigne) che rimangono chiusi fino alla maturazione dei semi. Il seme contiene riserve amilacee od oleaginose, contenute nel falso albume, costituito da un endosperma primario (aploide).

Nelle gimnosperme  è presente anche la propagazione vegetativa, sebbene non tanto diffusa. Più che negli impianti forestali, in cui è sempre preferibile la varietà genetica che deriva dalla riproduzione per seme, l’uomo ricorre alla propagazione vegetativa per la moltiplicazione di cultivar ornamentali in cui si ricerca la costanza di caratteri morfologici (ad esempio forme prostrate, fastigiate, a foglie variegate, ecc.), oppure nel caso di forme resistenti a parassiti (ad esempio, cultivar di cipresso resistenti al cancro). Si utilizza in genere la moltiplicazione per talea, più raramente l’innesto.

Le gimnosperme sono distribuite su tutto il pianeta. Le conifere (frutto a forma di cono) prevalgono soprattutto nelle regioni temperate e subantartiche, mentre le pteridospermofite e le gnetofite sono diffuse prevalentemente nelle regioni tropicali e subtropicali. Le gimnosperme comprendono circa 70 generi e 600 specie. Esistono molti diversi modi classificare le gimnosperme. Attualmente sono considerate un gruppo non monofiletico e dovrebbero conseguentemente essere suddivise in più divisioni indipendenti.

A ogni livello, ciascun gruppo  viene definito monofiletico quando i suoi membri condividono un antenato e una storia evolutiva comuni. Un gruppo viene, invece, considerato polifiletico quando comprende due o più membri con tratti comuni, ma che si sono evoluti per fenomeni di convergenza evolutiva da linee ancestrali differenti.

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Una particolareggiata descrizione della riproduzione delle gimnosperme la puoi tovare sul dettagliatissimo testo del professore S. Tonzig – Botanica – Casa editrice Ambrosiana Milano 1979.

http://www.unifi.it/unifi/agraria/botanica/spermatofitegimnosperme.htm