Teaching life cycles of land plants

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Life cycles are frightening, that’s a fact. Not only for high school and college students, but also the botanical professional who does not work with reproductive structures.

Personally, I have achieved good results with my students using the following steps.

1. Do not use plants.

Okay, it is a piece of weird advice! But it is important to start slow. All students are familiar with the conventional life cycle of most vertebrate animals, with gametic meiosis. A diplobiont cycle without meiosis to produce gametes sounds like an alien process!

I use the diagram below, making it very clear that meiosis is sporic, and by doing this it is very easy to understand.

2. When introducing the plants, start with the ferns.

No mosses! And certainly no angiosperms! Ferns are the perfect group to explain the diplobiont cycle. Gametophytes and sporophytes are independent and free phases, making their cycle much easier to understand than reduced and ephemeral phases.

Fern life cycle
Image from Wada 2007. Journal of Plant Research 120.

3. Let them work!

The evaluation consisted of launching different terms related to the life history of angiosperms. Students had one week to make a mind map with the terms.

Binucleated central cell – Egg Cell – Embryo – Embryo sac – Endocarp – Endosperm – Epicarp or Exocarp – Flower – Fruit – Gametogenesis – Megagametophyte – Megaspore – Megaspore mother cell – Meiosis – Mesocarp – Microgametophyte – Microspore – Microspore mother cell – Mitosis – Ovary – Ovule – Pericarp – Pollen Grain – Pollen tube – Seed – Sperm cells – Sporogenesis – Tegument

For some cool results that I had (in Portuguese):

Ensinando ciclos de vida de plantas terrestres

Ciclos de vida assustam, isso é fato. Não só aos alunos de Ensino Médio e universitários, mas também o profissional botânico que não trabalha com estruturas reprodutivas.

Pessoalmente eu obtive bons resultados com meus alunos usando os seguintes passos.

1. Não use plantas.

Ok, parece um conselho estranho! Mas é importante começar de forma teórica. Todos os alunos conhecem muito bem um ciclo de vida convencional da maioria dos animais vertebrados, com meiose gamética. Um ciclo diplobionte e sem meiose para produzir gametas parece algo de outro mundo!

Eu utilizo o diagrama a seguir, deixando bem claro que a meiose é espórica e desta forma fica bem fácil entender.

2. Quando introduzir as plantas, comece pelas samambaias.

Nada de musgos! Muito menos angiospermas! As samambaias são o grupo perfeito para explicar o ciclo diplobionte. Os gametófitos e esporófitos são fases independentes e livres, tornando o ciclo muito mais palpável do que fases reduzidas e efêmeras.

Adaptado de Wada 2007. Journal of Plant Research 120.

3. Deixe-os trabalhar!

A avaliação consistiu em lançar diferentes termos relacionados ao histórico de vida das angiospermas. Os alunos deveriam fazer um mapa mental com os termos.

Célula central binucleada – Célula mãe de megásporo – Célula mãe de micrósporo – Células espermáticas – Embrião – Endocarpo – Endosperma – Epicarpo ou Exocarpo – Esporogênese – Flor – Fruto – Gametogênese – Grão de Pólen – Megagametófito – Megásporo – Meiose – Mesocarpo –Microgametófito – Micrósporo – Mitose – Oosfera – Ovário – Óvulo – Pericarpo – Saco embrionário –Semente – Tegumento – Tubo polínico

Alguns resultados legais:

Digital teaching tools for Plant Anatomy

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The unfortunate pandemic scenery brought new challenges to teachers from around the world. For example, Plant Anatomy, an integrative part of any field in plant sciences, requires practice and microscopy classes to be taught. These tools can also be useful to those that, even after the COVID-19 pandemic, do not have access to microscopes or slides in their classes. To make this list, I counted with the help of Dr. Fernanda Cordeiro (Federal University of Santa Catarina) and Dr. Luiza Costa (Harvard University). If you have any addition to the list, please let me know in the commentaries, and I can include it here, thanking you.

Most of these databases are in English. But you can always ask the most used browsers to translate it into your native language.

Edit 1: I can’t thank enough Dr. Priscila Cortez, a colleague from the University of São Paulo/the Federal University of São Paulo for these additions below. It took me an entire afternoon to check them all:

Ferramentas de ensino digital para anatomia vegetal

O infortuno cenário pandêmico trouxe novos desafios para professores de todo o mundo. Por exemplo, a Anatomia vegetal, uma parte integrativa de qualquer campo da Biologia Vegetal, requer prática e microscopia para serem ensinadas. Essas ferramentas também podem ser úteis para aqueles que, mesmo após a pandemia COVID-19, não terão acesso a microscópios ou lâminas para suas aulas. Para fazer essa lista, contei com a ajuda da Dra Fernanda Cordeiro (Universidade Federal de Santa Catarina) e da Dra Luiza Costa (Harvard University). Se você tiver alguma adição à lista, por favor, conte-me nos comentários, para que eu possa incluí-la aqui, agradecendo-o devidamente.

A maioria desses bancos de dados estão em Inglês. Mas você sempre pode pedir aos navegadores mais usados para traduzi-los para sua língua nativa.

 

Edit 1: Mal posso agradecer a Dra. Priscila Cortez, uma querida colega da Universidade de São Paulo (também da Federal de SP), pelas adições abaixo. Levei uma tarde inteira para checá-las:

Tive a honra de conviver com a estudante Ana Vitória enquanto ela trabalhava para fazer o Atlas de Anatomia Vegetal da UFSC. // I had the honor to know Ana Fernandes, the student that made the Atlas de Anatomia Vegetal – LAVeg, Universidade Federal de Santa Catarina