Reproduction de la plante entre vie fixée et mobilité

Reproduction de la plante, entre vie fixée et mobilité

Comment assurer ses fonctions de reproduction avec les contraintes de la vie fixée ?

I/ Reproduction sexuée de la plante                                                    Lien vers activité auto-correctrice

A. La fleur une structure spécialisée assurant la reproduction sexuée

TP6 La fleur, une structure spécialisée

La fleur est constituée de 4 verticilles, couronnes concentriques de pièces florales : le calice (l’ensemble des sépales), la corolle (l’ensemble des pétale), l’androcée (l’ensemble des organes reproducteurs mâles = les étamines) et le gynécée (l’ensemble des organes reproducteurs femelles = le pistil).

 

B/ La fécondation chez les plantes à fleur

Les grains de pollen contenus dans les anthères des étamines fécondent les ovules contenus dans les carpelles des ovaires. Ils sont déposés sur le stigmate du pistil. Le tube pollinique du grain de pollen s’allonge. Les noyaux des gamètes mâles sont transportés passivement dans le tube. Le tube pollinique atteint l’ovaire où se trouvent les ovules. Les gamètes mâles fécondent les gamètes femelles. Le résultat de la fécondation sera la transformation des pistils des fleurs en fruit contenant des graines. La germination des graines donne une plante.

Coupe longitudinale du pistil montrant les étapes du rapprochement des deux gamètes.

C/ Le transport du pollen, étape fondamental à la fécondation croisée

Des Adaptations évolutives favorisent la fécondation croisée

Certaines fleurs sont hermaphrodites : elles possèdent les organes reproducteurs mâles et femelles et peuvent donc en théorie s’autoféconder. D’autres ne possèdent qu’un seul type d’organe reproducteur (étamines ou pistil) et doivent réaliser des fécondations croisées entre deux individus différents. Certaines plantes pratiquent l’auto-fécondation : les ovules d’une fleur sont fécondés par les grains de pollen de la même fleur.

Chez la plupart des plantes, la pollinisation est croisée : le  grain de pollen provenant de l’organe mâle, l’étamine d’une fleur, est déposé sur le stigmate du pistil d’une autre fleur de la même espèce. Cette reproduction nécessite un vecteur pour assurer le transport du pollen à distance. La dispersion du pollen est réalisée par le vent (anémogamie de anémo=vent et gamie=mariage) ou par les animaux (zoogamie).

Il existe différentes adaptations qui favorisent la fécondation croisée :

• les plants portent soit des fleurs mâles soit des fleurs femelles, ils sont dioïques. C’est le cas du figuier, du kiwi, du papayer, de la courge, de l’ortie.

  

• les plants portent des fleurs mâles et des fleurs femelles séparées, ils sont monoïques. C’est le cas du maïs, du noisetier.
• il existe un décalage temporel dans la maturation des pièces florales et des gamètes (ex : l’Arum)

• il peut exister des mécanismes d’autoincomptabilités.

Les primevères possèdent par exemple deux types de fleurs et deux types de grains de pollens :

fleur A :  pistil avec style long avec une grosse extrémité stigmatique , étamines situés en bas et produisant de petit grain de pollen sphérique.

fleur B :  pistil avec style court avec extrémité stigmatique courte, étamines situés en haut et produisant de gros grain de pollen sphérique.

 

Des adaptations conjointes entre fleurs et pollinisateurs

Les insectes pollinisateurs sont tout ceux qui butinent les fleurs au stade adulte : abeille, coléoptère, papillons, mouches. Certains  sont attirés par le parfum ou la couleur des fleurs, d’autres par le nectar,  sources de nourriture  qu’ils consomment et qui leur fournit l’énergie nécessaire pour continuer à butiner.

Les insectes pollinisateurs présentent des adaptations morphologiques facilitant la récolte et le transport du nectar et du pollen. Les insectes les plus efficace ont le plus souvent le corps hérissé de nombreux poils ou même présentant des organes spécialisés pour la récolte du pollen, comme des corbeilles situées sur les pattes des abeilles.

La longueur de la trompe des papillons ou de la langue des abeilles sera déterminante pour les espèces végétales à visiter. Le papillon (Xanthopan morgani praedicta), a une trompe mesurant 11 pouces de long, longueur correspondant à l’éperon nectarifère de l’orchidée qu’il butine.

D’étroites relations se sont donc créées entre les animaux pollinisateurs et les plantes à fleur : caractère attirant les animaux, surtout les insectes (molécules odorantes, couleur, forme, nectar…), développement de structures chez les animaux qui permettent le transport involontaire du pollen (poils, trompe, etc…). On parle de co-évolution.

Voir cette vidéo sur la pollinisation de la Sauge.

D- De l’ovule à la graine, de la fleur au fruit

Une fois les ovules fécondés, la fleur subit des modifications qui aboutissent à la formation d’un fruit, contenant des graines. Celles-ci contiennent l’embryon et sont protégées par des enveloppes résistantes, les téguments et par l’ovaire transformé en fruit. fiche_fruit

 

Schéma bilan :

E – La dissémination des graines et la coévolution

La dissémination des graines est surtout réalisée par le vent (anémochorie), par les animaux (zoochorie) et l’eau (hydrochorie).

Elle repose souvent sur une collaboration animal disséminateur /plante (transport par les poils, déjection des excréments etc…) qui est parfois le produit d’une coévolution.

Voir ce sujet de bac sur la collaboration Dodo/Tambalacoque

II/ La reproduction asexuée

TP 7 la reproduction asexuée

La reproduction asexuée est un mode de reproduction assuré sans fécondation à partir d’un individu parental unique. Ces nouveaux individus génétiquement identiques sont des clones.

• Une grandes diversités d’organes permet cette reproduction : ce sont des fragments de tiges, de feuilles qui se séparent du pied mère et peuvent régénérer une plante entière. ex : le Chlorophytum.

Il existe des organes dédiés à cette reproduction comme le stolon du fraisier (tige particulière) ou drageon (stolon souterrains développés par les racines chez le framboisier, le noisetier ou le lilas)) ou les organes de réserves qui assurent la reproduction, comme les tubercules, les rhizomes et bulbes (ex : pomme de terre, gingembre, tulipe).

Le stolon est une tige qui se forme à la surface du sol. Tous les nœuds peuvent produire une plantule entière.

Rhizome et tubercule sont des organes souterrains de réserves. Ils peuvent venir soit de tiges (rhizomes d’Iris), soit de racines (tubercules de betterave, carotte).

La reproduction asexuée repose sur la totipotence des cellules végétales et les capacités de croissance indéfinie des plantes, à partir de presque n’importe quelle partie du végétal (tiges, racines, feuilles).

Les exercices du manuel Belin : p 263-264 – p 265-266-267

    Lien vers activité auto-correctrice

Pour aller plus loin :

• L’endosymbiose est une forme de symbiose où l’un des êtres vivants est contenu par l’autre. Les bactéries Rhizobium vues en TP sont endosymbiotiques, à l’intérieur des cellules végétales de la nodosité de Trèfle.
  
• Lire l’article de M.A. Selosse dans Pour La Science de février 2011 « L’évolution par fusion » et Pour la Science de décembre 2018 « Mycorhize, la symbiose qui a fait la vie terrestre« 
• Pour aller plus loin, écouter la conférence de Marc-André Selosse (attention durée 1h) et visualiser son PowerPoint de 113 diapos « Comment les microbes structurent le monde« 

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Savoir

Les plantes ont deux modalités de reproduction :sexuée et asexuée.

La reproduction asexuée repose sur la totipotence des cellules végétales et les capacités de croissance indéfinie des plantes, à partir de presque n’importe quelle partie du végétal (tiges, racines, feuilles).

La reproduction sexuée est assurée chez les Angiospermes par la fleur où se trouvent les gamètes femelles, au sein du pistil, et les grains de pollen, portés par les étamines, vecteurs des gamètes mâles. Chez certaines espèces, la fécondation des gamètes femelles par les gamètes mâles de la même fleur est possible, voire obligatoire. Dans les autres cas, elle est rendue impossible par divers mécanismes d’incompatibilité. La fécondation croisée implique une mobilité des grains de pollen d’une plante à une autre.

Dans une majorité de cas, la pollinisation repose sur une collaboration entre plante et pollinisateur en relation avec la structure florale; le vent peut aussi transporter le pollen. À l’issue de la fécondation, la fleur qui porte des ovules se transforme en un fruit qui renferme des graines. La graine contient l’embryon d’une future plante qu’elle protège (enveloppe résistante) et nourrit à la germination en utilisant des molécules de réserve préalablement accumulées.

La dispersion des graines est une étape de mobilité dans la reproduction de la plante. Elle repose sur un mutualisme animal disperseur/plante et sur des agents physiques (vent, eau) ou des dispositifs spécifiques à la plante.

Savoir faire

• Mettre en œuvre un protocole de reproduction asexuée (bouturage, marcottage) ou étudier la régénération des petits fragments tissulaires en laboratoire.
• Réaliser la dissection d’une fleur entomogame pour mettre en lien structure et fonction.
• Mettre en évidence, dans l’analyse fonctionnelle d’une fleur, les relations entre une plante et un animal pollinisateur, et leurs éventuelles implications évolutives (coévolution).
• Mettre en œuvre un protocole de sciences participatives sur les relations plantes/pollinisateurs.
• Mettre en évidence les réserves de la graine et interpréter des expériences historiques sur la germination montrant la mobilisation des réserves de la graine.
• Mettre en évidence les relations entre une plante et un animal

Mots clés : totipotence;clonage;fleur:pistil, ovule végétal, étamine, pollen;fruit;graine;pollinisation et dissémination par le vent ou les animaux;coévolution.