GENETIQUE ET EVOLUTION

CHAPITRE 10 : La vie fixée chez les plantes, résultat de l'évolution

L'ajonc d'Europe (Ulex europaeus) est une plante silicicole commune en Bretagne et dans de nombreuses régions. Sa fleur a un parfum léger et très agréable mais ne vous approchez pas trop près car vous risquez de bien vous piquer!

Pb : Le mode de vie fixé de la plupart des plante nécessite un certain nombre d'adaptations : lesquelles ?

I- Organisation fonctionnelle d'une plante

1- Les surfaces d'échanges

TP 8: coupes végétales (réalisation et observation)

Le système racinaire de l'hortensia (photos : E.Lacouture)

 

Feuille d'hortensia (à droite : face inférieure observée au microscope objectif 10, Photos : E.Lacouture)

La plupart des végétaux terrestres vivent à l'interface du sol et de l'air. Les racines ancrent la plante dans le sol et lui permettent d'y prélever l'eau et les ions minéraux. Les tiges et les feuilles se dressent pour capter l'énergie lumineuse et permettent les échanges gazeux liés à la photosynthèse.

Les nombreux poils absorbants à l'extrémité des racines augmentent considérablement la surface d'absorption de l'eau des ions minéraux.

La forme aplatie des feuilles (et parfois des pétioles et des tiges) permet de capter un maximum de photons et les stomates de la face inférieure du limbe contrôlent l'entrée du CO2.

Pb : comment les sèves circulent t-elles dans la plante ?

2- Les systèmes conducteurs

TP 8: coupes végétales (réalisation et observation)

Branche de céleri trempée dans du vert de méthyle

Coupe transversale dans la tige de céleri

Coloration d'une coupe transversale de la tige au Carminovert (fixé par l'acide acétique)

En rose : les celllules à paroi cellulosique, en vert : les cellules à paroi secondaire lignifiée

Bilan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma extrait du manuel de SVT Bordas 2012 p129

Chez les plantes vasculaires il existe une circulation de matière entre les organes souterrains et aériens :

- Le xylème constitué de cellules mortes allongées aux parois lignifiées (ie renforcées par des dépôts de lignine) assurent le transport de la sève brute (eau et ions minéraux).

- Le phloème constitué de cellules vivantes allongées aux parois de cellulose assurent le transport de la sève élaborée (eau et sucres) des cellules chlorophylliennes autotrophes vers les cellules non chlorophylliennes hétérotrophes (des racines, des bourgeons...)

 

II- Structures et mécanismes de défense

1- Protections contre les agressions du milieu physique

Manuel Bordas p116

 

Source : http://www.univ-lehavre.fr/cybernat/pages/adapoyat.htm

Les végétaux terrestres ont développé des adaptations pour éviter lutter contre le froid et la sécheresse dans leur milieu et au fil des saisons :

- la présence d'une cuticule à leur surface.

- la capacité de certaines feuilles de s'enrouler sur elles-mêmes pour former un milieu confiné.

- la réduction des surfaces foliaires (aiguilles de conifères) exposées.

- la perte des feuilles et l'entrée en vie ralentie pour les arbres à feuilles caduques.

Autre exemple : la feuille de laurier rose (http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/gaz/laurier.htm)

2- Protection contre les autres êtres vivants

Manuel Bordas p117

Les feuilles de l'ajonc sont réduites à des écailles et la tige est couverte d'épines très acérées ce qui fait que les buissons d'ajonc sont pratiquement infranchissables.

On a reconnu depuis longtemps les avantages de l’ajonc employé pour l’alimentation des animaux. En effet, Querbrat-Calloet, dans son ouvrage sur la multiplication des chevaux, publié en 1666, parle de l’utilité de cette plante pour la nourriture des poulains. On a constaté aussi que l’ajonc donne de la qualité au lait et au beurre des vaches qui s’en nourrissent. Enfin la science est venue confirmer les observations de la pratique, en montrant que la valeur alimentaire de l’ajonc est supérieure à celle de tous les autres fourrages verts.

Cette plante est d’autant plus précieuse, qu’elle est peu exigeante au point de vue du terrain, qu’elle améliore à l’égard de l’azote, puisque, comme les autres légumineuses, elle tire de l’atmosphère une grande quantité de cet élément ; qu’elle forme des prairies artificielles d’un très grand rendement, sans nécessiter de soins d’entretien, et enfin qu’elle permet d’offrir aux animaux un excellent fourrage vert, depuis le commencement de novembre jusqu’à la fin de mars.

http://www.unicaen.fr/mrsh/bibagri/galeries.php?rubrique=jap1&illus=2

Photo : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/arbres/ajonc_europe.htm

Source

Source

Source

Nerium oleander (le laurier rose) est une plante méditerranéenne fréquemment plantée en haie. C'est l'une des plantes les plus dangeureuses qui existe : l'ingestion d'une simple feuille peut s'avérer mortelle pour un adulte et un enfant, en raison des troubles souvent provoqués par l'oléandrine.

Digitalis purpurea (la grande digitale), très commune dans notre région, est très toxique : l'absorption d'environ 8 g de feuille s'avère être létale sur un sujet humain de corpulence moyenne. La digitaline est un puissant cardioaccélérateur.

Le Rhododendron ponticum est une plante de toxicité moyenne, qui provoque des vomissements, des troubles digestifs divers, des troubles nerveux, respiratoires et cardiovasculaires. A l'origine des troubles : l'andromédotoxine contenue dans toutes les parties de la plantes.

 

Certains végétaux possèdent un appareil végétatif qui dissuade les prédateurs de venir les brouter (ex : les épines de l'ajonc, du jeune robinier...). D'autres disposent d'un arsenal chimique redoutable (ex : le laurier rose). Plus étonnant encore, certaines plantes entretiennent une relation symbiotique avec un animal qui la défend (ex la fourmi et l'acacia).

 

III- Reproduction des plantes à fleurs et vie fixée

1- Du développement de la fleur à la pollinisation

TP 9: Dissection florale (d'une fleur régulière et d'une fleur irrégulière)

La construction des fleurs est sous le contrôle de gènes. Chez l’espèce «arabette des dames» (Arabidopsis thaliana), on connait plusieurs mutants qui présentent une fleur anormale avec une mise en place différente des pièces florales :

Source : http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/dyna/developpement/enseigner/morphogenese-vegetale/morphogenese-florale/le-modele-abc/


Les plantes à fleurs (Angiospermes) sont bien souvent monoïques (pièces mâles et femelles sur le même pied comme le pommier) mais il existe des espèces dioiques (un pied mâle et un pied femelle comme le kiwi). Parmi les espèces monoiques, certaines ont des fleurs mâles et des fleurs femelles bien séparées (ex : noisetier), d'autres ont une fleur hermaphrodite où les pièces mâles et femelles sont réunies dans une même structure (ex : arbousier, ajonc).

Il existe un grand nombre de fleurs différentes mais classiquement une fleur hermaphrodite se compose :

- de sépales : feuilles modifiées souvent vertes constituant le calice (= verticille 1)

- de pétales : feuilles modifiées souvent colorées constituant la corolle (= verticille 2)

- des étamines : pièces mâles formées d'une tige (le filet) portant un petit sac à pollen (l'anthère). Les étamines constituent l'androcée (= verticille 3)

- du pistil : pièce femelle formé d'un ovaire. Cet organe, appelé aussi gynécée (= verticille 4), est creusé à sa base de petites loges appelées carpelles qui contiennent des ovules et il est surmonté d'une tige (le style) au bout de laquelle se trouve le stigmate chargé de capter les grains de pollen.

Le nombre de pièces florales (pétales, étamines) est caractéristique du groupe auquel appartient la plante. La formule florale s'écrit ainsi :

La mise en place des pièces florales s'effectue sous le contrôle de gènes du développement classés en 3 groupes (A, B, C). Une mutation d'un de ces gènes peut entraîner le remplacement d'une pièce florale par une autre (= mutation homéotique).

Lien vers un tableau synthétique des formules florales par grandes familles végétales (pour info : hors programme!) : cliquez ici.

2- De la pollinisation à la dissémination des graines

Manuel Bordas 2012 p123

Abeille noire de Ouessant butinant des fleurs de Cosmos (Photo : F. Rister)

Abeille noire de Ouessant recouverte de pollen quittant sa fleur (Photo : F. Rister)

La vanille est originaire de l'Amérique du Sud. Cependant, importée à l'île Bourbon (actuellement appelée La Réunion) au XIXème siècle, elle ne peut donner de fruits car l'insecte qui pollinise naturellement cette fleur n'existe pas dans l'île. C'est en 1841 qu'un esclave noir Edmond Albius (qui avait douze ans à l'époque) découvre la façon de polliniser cette orchidée tropicale. Malheureusement Edmond Albius mourut dans le dénuement le plus extrême alors que sa découverte a enrichi les grands planteurs de l'île.

"[…] Dans les localités où cet arbrisseau est le mieux cultivé, à peine si une centaine de plants produisent dix à douze fruits ou gousses. […] Me promenant avec mon fidèle compagnon (Edmond Albius), j'aperçus sur le seul vanillier que j'eusses alors une gousse bien nouée. Je m'en étonnais, et la lui fis remarquer. Il me dit que c'était lui qui avait fécondé la fleur. Je refusais de le croire, et passai. Mais deux à trois jours après, je vis une seconde gousse près de la première. Lui de me répéter son assertion. Il exécuta devant moi cette opération que tout le monde pratique aujourd'hui. L'intelligent enfant avait su discerner, dans la même fleur, les organes mâles et femelles et les mettre convenablement en relation. Le bruit ne tarde pas à se répandre et peu de temps après je reçus de plusieurs honorables habitants […] des prières écrites de leur envoyer mon petit noir afin qu'il leur enseignât l'intéressante et précieuse fécondation dont il s'agissait".

Extrait d'une lettre adressée par Beaumont Bellier au juge de paix de Ste Suzanne (1861).

 

Source

Remarque : l'étude détaillée de la siphonogamie n'est pas au programme.

 

Un ovule ne devient une graine que s'il a été fécondé par une cellule reproductrice mâle de la même espèce. Cette cellule est transportée par le grain de pollen qui doit tomber sur le stigmate et germer. De ce grain de pollen sort un tube pollinique dans lequel tombe la cellule reproductrice pour rejoindre l'ovule dans l'ovaire (on parle de siphonogamie). Si la fécondation a lieu, l'ovule se transforme en une graine et l'ovaire en un fruit sec ou charnu selon les groupes et les espèces.

Chez les Angiospermes, ce sont les graines enfermées dans les fruits qui sont dispersées par le vent (ex : pissenlit), les animaux (ex : gaillet grateron), l’eau (ex : noix de coco) ou sont expulsées par la plante elle-même (ex : genêt).

La relation entre fleurs entomogames et insectes pollinisateurs est le fruit d'une longue et étroite coévolution.

Remarque 1 : les spermaphytes (plantes à graines) s'afranchissent de l'eau pour la rencontre des gamètes. Les cellules reproductrices ne sont pas flagellées (comme chez les algues par exemple) et sont appelées des spermaties. Si ce groupe est adapté à la vie terrestre, il ne faut pas oublier qu'il comprend aussi de nombreux exemples d'espèces aquatiques.

Remarque 2 : les pins sont des plantes à fleurs qui ne produisent pas de fruits mais des cônes (d'où leur nom de "conifères") constitués d'écailles portant des graines ailées (dissémination par le vent)

Lien vers une page dédiée aux fruits : cliquez ici.

Lien vers la dissection de la primevère montrant un cas d'hétérostylie