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MonocotiledóneasCommelínidas

Prof. Víctor L. FinotUniversidad de Concepción

Facultad de Agronomía2012

Orden Poales Comprende 7% de todas las Angiospermas y 33% de

todas las Monocotiledóneas. Comprende 16 familias y alrededor de 18.000 spp.

(incluyendo Poaceae con 10.000 spp.). Enorme importancia económica y ecológica. Otras familias: Bromeliaceae, Cyperaceae, Juncaceae,

Typhaceae

Poales: Escenarios evolutivos de la adptación a hábitats

Orden PoalesFamilia Poaceae

(= Gramineae, Gramíneas)

Poaceae Unos 800 géneros y 10.000 especies en 13 subfamilias. Es la 4º familia más diversa de Angiospermas después

de Orquídeas, Compuestas y Leguminosas. Es la familia más importante desde un punto de vista

económico. Ocupan una enorme diversidad de hábitats y son

dominantes en muchos ecosistemas.

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Poaceae en Antártica

Dos especies de Poaceae en Antártica: Poa annua Deschampsia antarctica

Poa annua, la más difundida de las especies introducidas en las islas subantárticas y en la Península Antártica

Importancia económicaMedicinalesMueblesInstrumentos musicalesForrajeras, OrnamentalesConstruccionesCerealesLicoresControl dunasMalezasIndustria (alcohol)•Arroz (Oryza sativa)

•Trigo (Triticum aestivum)•Maíz (Zea mays)•Avena (Avena sativa)•Centeno (Secale cereale)•Cebada (Hordeum vulgare)•Caña de azúcar (Saccharum officinarum)

Construcciones Gramíneas ornamentales

Control de dunas con gramíneas Ammophila arenaria – RN Federico Albert (Chanco, Región del Maule))

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Alimento (cereales)

Más de ½ de la energía consumida por la población humana actual es suplida por tres especies de Gramíneas

¿Desde cuándo el hombre cultiva gramíneas?

Deyeuxia sp. en sitio aequeológico en Antofagasta ca. 7000 años AP

Sitio excavado en 1972 ubicado en el norte de Siria, contiene restos de centeno silvestre cultivado hace unos 12000 años AP

Trigos Emmer (T. dicoccum) y trigos Einkorn (T. monococcum), cultivados por las primeras civilizaciones agrícolas en Jarmo (Creciente Fértil) hace unos 7000 años AC.

¿Dónde se originó el cultivo de cereales?

Creciente Fértil, la “cuna de la civilización”.

Primeros cultivos de cereales hace unos 10.000 años durante la Revolución Neolítica.

Comprende las cuencas del Tigris y Eufrates en territorios de Siria, Turquía, Irán e Irak.

¿Desde cuándo el hombre come gramíneas?

Se ha demostrado que hombre Paranthropusboisei que habitó las savanas africanas hace2,5-1 millones de años, consumíapreferentemente gramíneas

Fitolitos en cálculo dental de Australopithecus sediba(Sudáfrica, 2 millones años) Nature N° 487, 2012.

A-b = fitolitos de dicotiledóneasC = fitolito de gramínea (célula buliforme)D = fitolito de Cyperaceae

Tallo o Culmo en bambúesNudos (sólidos)Entrenudos (huecos o sólidos)

Culmo en gramíneas herbáceas

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Sistema radical: homorrizo (fibroso)

Sistema radical de trigo

Morfología de la hoja

Vaina Mayor que el entenudo Menor que el entrenudo

Lígula Membranosa De pelos Ausente

Lámina Aurículas

Hordeum murinum(cebada)

Triticum aestivum(trigo)

Avena sativa(avena)

Lígula de pelos

Echinochloa crusgallihualcacho

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Identificación de malezas gramíneas en estado vegetativo.

DIBUJE LA HOJA DE LAS MALEZAS GRAMINEAS CHILENAS MOSTRANDO VAINA-LÍGULA-AURICULAS-LÁMINA

Ref. Matthei, O. 1995. Manual de las malezas que crecen en Chile.

Anatomía foliar Epidermis adaxial

Células epidérmicas Células buliformes Estomas

Mesófilo Haces vasculares Esclerénquima

Trabas esclerenquimática Grupos de células esclerenquimáticas

Epidermis abaxial

Anatomía fotosintética Fotosíntesis C3

No-Kranz Doble vaina del haz

Parenquimática Esclerenquimática

Mesófilo con más de 4 células entre haces Fotosíntesis en mesófilo

Fotosíntesis C4 Kranz Una sola vaina del haz parenquimática Mesófilo con no más de 4 células entre haces Fotosíntesis en vaina del haz y mesófilo

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Fotosíntesis C4: Subfamilias Panicoideae, Micrairoideae, Aristidoideae,

Chloridoideae.

Aparición fotosíntesis C4 (32 Ma)

Fotosíntesis C4

Más eficiente con bajos niveles de CO2 y altas temperaturas.

La mayoría de las plantas C4 son gramíneas.

Ej: Maíz, sorgo, caña de azúcar

Zea mays (maíz)

Epidermis en vista superficial

Células epidérmicas Células largas Células cortas

Silíceas Suberosas

Estomas

Zonas costales Zonas intercostales

Epidermis de una hoja de trigo

Inflorescencia

Espiga Racimo espicado

Racimo Panicula

Panícula digitada

Zea mays

Inflorescencia femenina

Inflorescencia masculina

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Espiguilla

Raquilla Glumas Lemmas Páleas Flor

Lodículas Ovario Estambres

Antecio o flósculo

Gluma inf

Gluma sup

Lemma

Lemma

Pálea

arista

Flor

Lodículas

Pooide Panicoide

Gluma infGluma sup

Lemma estérilLemma

Pálea

Morfología de una espiguilla “Pooide”

Espiguilla de trigo (Pooideae)

Gluma superiorGluma inferior

Antecio fértil 2Antecio fértil 1

Antecio fértil 3Antecio estéril

Lema con arista subapical

Antecio fértil Glumas aquilladas

Cariopsis desnudo

Pálea

Vista anterior

Vista posterior

Diente o mucrón

Hombro Escotadura

Esquema interpretativo de la espiguilla de trigo (Triticum aestivum)

Lema con arista subapical

PáleaGluma superior

Gluma inferior

Antecio fértil 1

Antecio fértil 2

Antecio fértil 3

Antecio apical estéril

X

Flor

Articulación de la raquilla por encima de las glumas

Artejo

Raquilla

2 a 6 antecios fértiles y 1 o más apicales estériles

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Morfología de una espiguilla “Panicoide” (Digitaria)

Gluma inf.Gluma sup.

• Dorsalmente comprimida

Espiguilla Espiguilla PanicoideaePanicoideae

Lema sin arista

Cariopsis vestido, lustrosoPálea

Antecio fértil:

Gluma superior Gluma

inferior, más pequeña

Antecio estéril

Antecio fértil Lema glumiforme

Antecio estértil:

Pálea pequeña

Esquema interpretativo de la espiguilla de mijo (Panicummiliaceum)

Lema

Pálea

Gluma superior

Gluma inferior

Antecio estéril

Flor

Antecio basal estéril

Antecio apical fértil

Biflora

Articulación debajo de las glumas

Antecio fértil

Pedicelo

Raquillax

Fruto (= cariopsis, grano) Destino de las partes del grano en la molienda

Salvado13-15%

Embrión3%

Harina80-85%

Harina integral

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Cariopsis desnudas

Granos que tienen un pericarpio fuertemente adherido y no tienen brácteas (glumas) adheridas para formar una cáscara

Ej: trigo, centeno, maìz, sorgos desnudos, mijos desnudos.

Cariopsis vestidas

Granos con las glumas fusionadas constituyendo una cáscara.

Ej. Cebada, arroz, avena, sorgos vestidos, mijos vestidos.

Embrión (trigo)

1 mesocotilo2 meristemacaulinar

3 meristemaradical4 escutelo5 coleorriza6 caliptra

7 coleoptilo8 plumula9 epiblasto10 endosperma

Taxonomía de Poaceae

Las 13 Subfamilias de Poaceae CLADO BEP

CLADOMACCPAD

Distribución taxonómica de las gramíneas chilenas en las Subfamilias (Finot et al. 2011)

Subfamily Tribes Subtribes Genera Species Infraspecifictaxa

Total taxa Total%

Aristidoideae 1 1 1 3 0 3 0.52Arundinoideae 1 1 2 2 0 2 0.35Bambusoideae 1 1 1 10 1 11 1.89Chloridoideae 3 9 16 43 3 46 7.93Danthonioideae 1 1 4 20 4 24 4.13Ehrhartoideae 2 2 2 2 0 2 0.35Panicoideae 2 10 19 55 4 59 10.17Pooideae 6 18 77 388 45 433 74.65Total 17 43 122 523 57 580 100.00

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Clasificación de los cereales a nivel de SubfamiliaCereales C3 1. Subfamilia Pooideae

Trigo (Triticum spp.), centeno (Secale cereale), cebada (Hordeum vulgare), avena (Avena sativa), triticale (xTriticosecale = Triticum x Secale)

2. Subfamilia Ehrhartoideae Arroz (Oryza sativa)

3. Subfamilia Chloridoideae Teff (Eragrostis teff)

Cereales C4 1. Subfamilia Panicoideae

Maíz (Zea mays), sorgo (Sorghum spp.), mijo perla (Pennisetum glaucum), mijo (Panicum milliaceum), mijo cola de zorro (Setaria italica)

Trigo centeno

triticale

Avena Cebada

Maíz Sorgo Mijo perla

Mijo Mijo cola de zorro

Revisión de algunas especies I. Subfamilia Pooideae

Poa annua (piojillo)Poa pratensis (Kentucky grass)

Bromus hordeaceus(cebadilla)

Bromus catharticus(pasto del perro)

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Bromus rigidus Dactylis glomeratapasto ovillo

Festuca arundinaceafestuca

Lolium multiflorumballica italiana

solo 1 gluma

Lolium perenne (ballica inglesa)

Briza maxima (tembladera)B. minor (tembladerilla)

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Avena fatua (avenilla)A. barbata (teatina)

A. barbata A. fatua

Ammophila arenaria (ammófila)

Arrhenatherum elatiusvar. bulbosus (pasto cebolla)

Maleza muy importante en el sur de Chile Se propaga por cariopsis y bulbos

(cormos)

Holcus lanatuspasto miel

Phalaris aquatica(falaris)

Phalaris canariensis(alpiste)

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Phalaris paradoxa

Cynosurus echinatus (cola de ratón)

espiguilla estérilfértil

antecio

Hordeum vulgare (cebada)

Cereal usado tanto para animales como para humanos.

Es el quinto cereal más cultivado en el mundo (53 millones de hectáreas).

Se utiliza como forraje y en la elaboración de cerveza y whisky.

Antiguamente se hacía pan de cebada para los pobres (ricos comían pan de trigo).

Hordeum vulgarecebada

3 espiguillas

glumas

lemma

flor

Cebada de 6 y 2 hileras

Si todas las espiguillas son fértiles tenemos una espiga de seis hileras o carreras (Hordeum hexastichon L., forrajera); si sólo son fértiles las espiguillas centrales, tenemos una espiga de dos hileras (Hordeum distichon L., cervecera)

2 66 2

http://www.uc.cl/sw_educ/cultivos/cereales/cebada/inflores.htm

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Fiesta de la cerveza (Valdivia)

Hordeum murinum(cebadilla)

Mouse barley awn (Hordeum murinum) migration induced cystolithiasis in 2 male dogsCan Vet J. 2011 January; 52(1): 67–69.

The grass awns of mouse barley(Hordeum murinum) found inside theuroliths.

Scanning electron microscopy of uroliths. Asterisks — plant material

Grass awns are especially adapted to the anterograde migration (anterior barbet florets on the surface force the grass awn to move forward and prevent retrograde migration). Usually the front part of the spike penetrates through the skin or body orifices, after being retained in the coat of the animal (12,13). The most common orifice of penetration is the external ear canal;

Triticum durum (trigo duro)= T. turgidum subsp. durum

Es el único tetraploide que actualmente secultiva extensivamente. Se cultiva para pastas, sémola. Alto contenido de proteínas y gluten 2n = 4x = 28; genoma AABB

Cercano Oriente

Triticum aestivumtrigo panadero 2n = 6x = 42

Secale cerealecenteno

cornezuelo del centeno (Claviceps purpurea)

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II. Subfamilia Ehrhatoideae

Oryza sativa (arroz) Provee más de 1/5 de las

calorías consumidas por el hombre.

Alimenta varios millones de personas siendo el segundo cereal más consumido en el mundo.

Planta anual de hasta 1.5-1.8 m de alto.

Inflorescencia panícula laxa, péndula.

Requiere humedad En Chile se cultiva en Maule y

Bío-Bío (zona más austral del mundo).

Cultivo de arroz en terrazas en China

La hoja del arroz Arroz - Espiguilla

Oryza sativa

palea

lemmafértil

2 lemmasestériles

Espiguilla: 2 glumas rudimentarias2 lemmas estériles1 lemma fértilFlor:6 estambresovario2 lodículas

Foto V.L. Finot

Arroz - Inflorescencia

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Arroz Dos tipos de arroz domesticado: Oryza sativa (arroz asiático) Oryza glaberrima (arroz africano)

Oryza rufipogon es el ancestro silvestre de Oryza sativa

Oryza barthii (=O. breviligulata) es elancestro silvestre de Oryza glaberrima.

arroz

Especies silvestres Especies cultivadas

O. rufipogon, O. nivaraAsia, Oceanía

O. barthii (=O. breviligulata)Africa

O. longistaminataAfrica

O. meridionalisOceanía

O. glumaepatulaCentro y

Sudamérica

O. sativa O. glaberrima

O. glaberrima

Diferencias entre formas cultivadas y sus parientes silvestres

arroz silvestre: aristas largas granos caen

(diseminación) semillas presentan

dormancia (banco de semilla)

Panícula abierta Granos coloreados

arroz cultivado: aristas cortas o

ausentes granos no caen semillas sin dormancia

(germinación uniforme) Panícula densa Granos no coloreados

(excepto arroz africano)

Oryza sativaArroz

En el sitio arqueológico de Pengtoushan (China) se encontraron restos de arroz de m/m 7000 años AC.

Estos restos serían la evidencia más antigua de arroz domesticado en China.

SE Asia

Domesticación arroz africano

Domesticado en la zona de Mali, hace unos 2000-3000 años, en el río Niger.

Mujeres Jola en Casamance(Senegal), un centro de origen delarroz africano, trasplantandoplántulas de arroz africano

Arroz rojo (Oryza sativa forma spontanea)Maleza del arroz cultivado

ARROZ ROJO:UN PROBLEMA LATENTE EN EL CULTIVO DEL ARROZ

Victor Kramm M., Ingeniero Agrónomo M. Sc. Investigador INIA QUILAMAPU, Casilla 426, Chillán, vkramm@quilamapu.inia.cl

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III. Subfamilia Chloridoideae

Cynodon dactylon pasto bermuda, bermuda grass

Planta con estolones

Espiguilla

Antecios

Maleza

Útil para prados

Eragrostis teftef (Poaceae)

Originario de Etiopía Se usa para alimento

(injera = pan parecido a crêpe)

Sólo se cultiva a gran escala en Etiopía.

USA y Sudáfrica han iniciado su cultivo recientemente.

“Injera” hecha de tef (Eragrostis tef ) en Etiopía

Africa

IV. Subfamilia Panicoideae

Echinochloa crusgallihualcacho

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Digitaria sanguinalis“pata de gallina”

EspiguillaPlanta

Panicum capillarepasto de la perdiz

Paspalum dasypleurumP.dilatatumchépica

P. dilatatum

Setaria verticillata (pega-pega)S. viridis (setaria verde)

Sorghum (sorgos) Sorghum halepensesorgo de halepo, maicillo

Espiguilla pedicelada reducida o estaminada

Espiguilla sésil fértil

Maleza en cultivos y a orillas de caminos. Tiene la espiguilla sésil aristada o mútica.Tóxica para los animales (dhurrina produce ácido cianhidrico).

Arista de la espiguilla sésil

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Sorghum bicolorsorgo (Poaceae)

Africa

Sorghum bicolor (sorgo) Se usan semillas para hacer harina Forrajera USA es el mayor productor Hierba perenne (cultivo anual) Originario del Este de Africa se habría domesticado en

un área que se extiende desde el lago Chad al este de Sudan.

Origen (rojo) y cultivo (verde) de Sorghumbicolor

Pennisetum glaucum(=P. americanum, Cenchrus americanus)

pearl millet, mijo perla

Mujer en Namibia cosechando mijo perla conocido localmente como mahangu.

Africa

Originario de Africa tropical.Domesticado hace más de 4000 años donde actualmente es el desierto del Sahara.No ha sido estudiado ni es utilizado en otras partes del mundo. Es el 5° cereal más utilizado del mundo. Es el más tolerante al calor y sequía.

Pennisetum ornamentales

P. alopecuroides

P. glaucum

Maíz (Zea mays subsp. mays) Zea mays (zeo = vivir)maíz, choclo

Anual Originaria de Mesoamérica Dispersa a Sudamérica hace unos 5000 años. Introducida en Europa en s. XVI Cereal con mayor volumen de producción en el mundo. 139 mil há en 2002 a nivel mundial (m/m 4 ton/há) Derivados: plástico, asbesto, cosméticos, adhesivos,

aceite, edulcorantes, maicena, chuchoca, cabritas (palomitas), etc.

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Zea mays (maíz)Poaceae

Planta monocotiledónea (Poaceae, Gramíneas).

Se usa principalmente para alimentación humana y animal.

Se cultiva desde antes del descubrimiento de América (Centro y Sud América)

Monoica de polinización cruzada. Flores masculinas en panículas

terminales y femeninas en espigas (choclos) en axilas de hojas.

Zea mays (maíz)inflorescencia masculina (panoja)

Zea mays (maíz)Inflorescencia femenina (espiga)

Mazorca, choclo, coronta

Espiguillas de maíz (Zea mays)

masculina

femenina

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Inflorescencias y mutantes en maíz

Gran diversidad de maíces en Perú, Ecuador y Bolivia sugirió que era su centro de origen.

Maíz es el cultivo más importante originado en el Nuevo Mundo (México).

Descendería del teosinte (Zea mays subsp. parviglumis), originario de México (Michoacán, Guerrero).

Teosinte aún habita silvestre en México.

Planta de teosinte (FAO)

Comparación entre Teosinte y Maíz

Teosinte Híbrido Maíz

Comparación entre Teosinte y Maíz

teosinte híbridos maíz

Espiga de teosinte sobre una mazorca de maíz moderno

Pequeña espiga de Teosinte (4 cm long.), con una sola hilera de granos.

Teosinte produce 5-12 granos vestidos que se dispersan pronto.

Maíz produce varios cientos de granos desnudos que se mantienen en la mazorca: depende del hombre.4 cm

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Zea mays var. indentatamaíz dentado

Tiene depresión en el ápice. Almidón córneo, duro,

amarillento en la periferia (50%) y almidón blanco harinoso en el centro (30%).

Mazorcas cortas y gruesas. Se utilizan para obtener

alcohol, almidones, fructosa, alimentación de aves, cerdos, etc.

Es la variedad más cultivada en el mundo.

Zea mays var. indurataflint corn, maíces cristalinos

Granos córneos, duros, de forma redondeada, puntiaguda.

Bajo contenido de almidón y alta de proteína (córneo o vítreo).

Color anaranjado. Mazorcas son largas y

angostas. Se usan en la molienda seca

para obtener principalmente cereales para el desayuno.

Zea mays var. everatapop corn

Endosperma muy duro y vítreo

Se usa para “palomitas de maíz”

Zea mays var. amylaceatipo harinoso

Endosperma muy blando, harinoso.

Se utiliza para hacer harina (humitas o tamales y pastel de choclo)

Mesoamérica

Saccharum officinarumCAÑA DE AZÚCAR

biodiesel

Originaria de Asia tropical (Nueva Guinea)Cultivo tropical (C4) (Brazil, India, entre otros)

Espiguillas y cariopsis de Saccharum

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Productores de caña de azúcarBrazil, India, China, Tailandia, Pakistán, México, Colombia, Australia, Argentina