Organisation du Vivant Végétal - Université Nice Sophia Antipolis

Organisation du Vivant Végétal
La reproduction végétale (de la fleur à la
graine)
Eric Boncompagni (Resp. OVV)
[email protected]
04 92 38 66 34
http://sites.unice.fr/EB
http://jalon.unice.fr
1
Pôle Santé des Plantes
INRA Sophia Antipolis
150 permanents
70 scientifiques et ingénieurs
17 nationalités
Implication dans l’enseignement UNS en physiologie et
biologie végétale, et en écologie
.02
Pôle Santé des Plantes
Recherches en :
• lutte biologique
•Résistance des plantes aux pathogènes
•Production végétale intégrée
.03
Santé des plantes
Oomycètes
Insectes
Nematodes
Symbiose
La plante est le vecteur d’intégration
.04
Une question clé
Paramètres du succès des
interactions ?
Associons ensemble des approches
allant du gène aux populations
Santé végétale/ Agro-écologie / Environnement
.05
Organisation du Vivant Végétal
La reproduction végétale
(de la fleur à la graine)
6
BRÈVE PHYLOGÉNIE DES VÉGÉTAUX
Emb. Spermaphytes
7
CYCLE DE DÉVELOPPEMENT DES PLANTES
Alternance entre phase haploïde (gamétophytique) et diploïde (sporophytique)
DIPLOPHASE (2n)
Zygote
Sporophyte
Sporogénèse
Fécondation
Méïose
Spores méïotiques
HAPLOPHASE (n)
Gamète mâle
Gamétophyte
Gamète femelle
Gamétogénèse
8
IMPORTANCE n/2n VARIABLE CHEZ LES VEGETAUX
Algues vertes
filamenteuses
Mousses
Fougères Conifères Plantes à Fleurs
Psilopsides
9
Zygote
Gamétophyte
Sporophyte
10
10
TRANSITION FLORALE
Où et quand Fleurir !
La floraison est une question de
survie pour l’espèce!
11
TRANSITION FLORALE
Lumière
Ex: Photopériode
Signaux endogènes
Ex: Hormones (Acide gibbérellique)
Florigène
Température
Ex: Vernalisation
INTEGRATEURS
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Photopériode
TRANSITION FLORALE
Seuil critique
0
12h
24h
Plantes de jours longs
Héméropériodiques
Arabidopsis thaliana
Sinapis (moutarde)
Hyoscyamus (jusquiame)
Plantes de jours courts
Nyctipériodique
Nicotiana tabacum
Xanthium (lampourde)
Pharbitis (volubilis)
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Photopériode
TRANSITION FLORALE
14
TRANSITION FLORALE
Photopériode
Jour long
Jour court
Nuit courte
Nuit longue
Impulsion de lumière blanche
Impulsion de lumière rouge
Impulsion de lumière rouge
lointain puis impulsion de
lumière rouge
15
INDUCTION FLORALE
Photopériode et facteurs internes
Sinapis alba (moutarde)
16
INDUCTION FLORALE
Florigène
Induction florale de feuilles de
Perilla crispa (JC)
greffe
Une substance fabriqué dans les feuilles
qui induit la floraison, et qui est
transmise par ‘greffage’. Notion de
florigène
(JC)
(JL)
Jusqu’à très récemment, personne n’a
été capable de purifier une telle
substance (malgré de nombreuses
tentatives)
greffe
greffe
(JL)
WT
en JL
Mutant
tardif
en JL
17
INDUCTION FLORALE
Florigène
greffe
Feuille masquée
Flux hypothétique de l’hormone de floraison
Un signal de floraison stable peut voyager au travers de multiples
greffes
18
Vernalisation
INDUCTION FLORALE
0 j. à 4°C
100 j. à 4°C
19
Vernalisation
INDUCTION FLORALE
Des variétés d’hiver (vernalisation dépendante) et de printemps ont été développés pour la
plupart des céréales
Orge d’hiver
Orge de printemps
Plus de 90% des céréales cultivées en Europe du Nord sont des variétés d’hiver
20
Vernalisation
INDUCTION FLORALE
21
Vernalisation
INDUCTION FLORALE
22
TRANSITION FLORALE
23
TRANSITION FLORALE
Le méristème apical présente trois phases de développement
Phase juvénile: n’a pas la potentialité à former les organes de reproduction
Phase adulte: peut former une fleur lorsque les conditions sont réunies
Phase reproductive: méristème floral actif
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EVOCATION FLORALE
25
Méristème Apical Caulinaire (MAC)
Méristème Apical Caulinaire
Primordium
foliaire
Cellules germinatives
Epiderme
Primordium
foliaire
Sous épiderme
Zone centrale (CZ)
Cellules indifférenciées
Zone périphérique (PZ)
formation des organes
latéraux
Zone support (RZ)
formation de la tige
Assise 1 (L1)
Génère
l’épiderme
Assise 2 (L2)
Assise 3 (L3)
Génère les tissus
internes
L1 + L2: divisions anticlines
L3: divisions orientées aléatoirement
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MORPHOGENESE FLORALE
Chez le Tabac
Périanthe
Calice
Corolle
Gynécée
Carpelles
Sépales
Pétales
Sépales
Androcée
Etamines
Pétales
Monochlamydée (P)
Hétérochlamydée (P + S)
27
MORPHOGENESE FLORALE
28
MORPHOGENESE FLORALE
Réceptacle
floral
florale
29
MORPHOGENESE FLORALE
30
MORPHOGENESE FLORALE
31
DIFFERENTS MODES DE REPARTITION DES SEXES
Fleur ayant un androcée et un gynécée: Fleur monocline ou hermaphrodite
Fleur ayant soit un androcée soit un gynécée: Fleur dicline
Sur un même individu: monoïque
Corylus avellana (Bétulacées)
Sur des individus différents: dioïque
Lychnis dioica (caryophyllacées)
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DIVERSITE DE LA MORPHOLOGIE DES FLEURS
Carpelle
Etamine
Pétale
Sépale
Cyclique
Acyclique
Nombre de pièces florales par cycle
3 = trimère
4 = tétramère
5 = pentamère
Monocotylées
Hémicyclique
Nombre de pièces florales par cycle
Identique = cycles isomères
Différent = cycles hétéromères
Nombre total de cycles
Eudicotylédones
4 = fleur tétracyclique
5 = fleur pentacyclique
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Symétrie radiale
SYMETRIE DE LA FLEUR Symétrie bilatérale
SYMETRIE
SYMETRIE
Biradiale
Radiale /
actinomorphe
Bilatérale /
zygomorphe
Asymétrique
34
FLEUR ACTINOMORPHE
Exemple : Stellaria pubera (Caryophyllacées)
8
F ,  = 5 S + 5 P + 5 E1 + 5 E2 + (3C)
35
FLEUR ACTINOMORPHE
Exemple : Geranium pratense (Géraniacées)
F ,  = -------------------------36
FLEUR ZYGOMORPHE
Exemple : Digitalis purpurea (Scrophulariacées)

X
F , •|• = 5 S + [(5 P) + 4 E] + (2C)
37
FLEUR ZYGOMORPHE
Exemple : Pisum sativum (Fabacées)
Pétale
Ovaire
Stigmate
Style
Sépale
Etendard
Aile
Carène
F , •|• = ------------------38
PERIANTHE
imbriqué /
alterné
convoluté
disposé en
quinconce
valvulé
involuté
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INFLORESCENCES MONOPODIQUES
40
INFLORESCENCES MONOPODIQUES
Fleurs étagées
Grappe
Fleurs dans même plan
Corymbe
alternée
Fleurs
pédonculées
verticillée
Ombelle
41
INFLORESCENCES MONOPODIQUES
Quelques exemples…
Chamerion angustifolium
Onagracées
Primula veris
Prunus cerasus
Primulacées
Rosacées
42
INFLORESCENCES MONOPODIQUES
Quelques exemples…
Digitalis purpurea
Scrophulariacées
Plantaginacéese
Daucus carota
Sambucus nigra
Apiacées (Ombellifères)
Caprifoliacées
43
INFLORESCENCES MONOPODIQUES
Fleurs étagées
Grappe
Fleurs dans même plan
Corymbe
alternée
Fleurs
pédonculées
verticillée
Fleurs
périanthées
Fleurs
sessiles
Fleurs
apérianthées
Ombelle
Axe allongé
Epi
Axe allongé et charnu
Spadice
Axe ramassé et charnu
Capitule
fleur monocline (hermaphrodite)
fleur dicline
Epillet
(Graminées)
Axe allongé
Chaton
Axe ramassé et charnu
Sycone
(Figuier)
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INFLORESCENCES MONOPODIQUES
Arum maculatum
Ludisia discolor
Helianthus annuus
Triticum aestivum
Aracées
Orchidacées
Asteracées
Poacées
Corylus avellana
Epillet
Betulacées
Ficus carica
Moracées
Chatons ♂ et ♀
Spadice
Sycone
45
INFLORESCENCES SYMPODIQUES
46
INFLORESCENCES SYMPODIQUES
Dichasiales
Cyme bipare
(bipares)
Fleurs pédonculées
alternée
Cyme hélicoïde
non alternées
Cyme scorpioïde
Monochasiales
(unipares)
47
INFLORESCENCES SYMPODIQUES
Dichasiales
(bipares)
Cyme bipare
Fleurs pédonculées
Dichasiale simple
Dichasiale composée
Dyme composée
48
INFLORESCENCES SYMPODIQUES
Fleurs pédonculées
alternée
Cyme hélicoïde
non alternées
Cyme scorpioïde
Monochasiales
(unipares)
X
X
X
49
INFLORESCENCES SYMPODIQUES
Hemerocallis fulva
Liliacées
Myosotis arvensis
Boraginacées
Centaurium erythraea (Gentianacées)
50
INFLORESCENCES COMPOSEES
Achillea millefolium
Asteracées
Arrhenatherum elatius (avoine élevée; Poacées)
Daucus carota
51
L’ANDROCEE
Fente de déhiscence
Anthère = 2 loges polliniques
Connectif
Filet
2 sacs polliniques
52
L’ANDROCEE
Adnée
Epifixe
Basifixe
Libres
Dialystémone
Médifixe
Soudées
Gamostémone
Synanthérée
53
L’ANDROCEE
Monadelphes
Diadelphes
54
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 1
Microspores
Tapis (int.)
Tissu
connectif
Tissu
Vasculaire
Tapis (ext.)
Endothécium
(assise mécanique)
Stomium
Septum
Epiderme
55
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 1
Ar, archesporial; E, epidermis; En, endothecium; L1, L2, L3, Layer 1, 2, 3; ML, middle layer; Ms, microsporocytes; Msp, microspore; PG, pollen grain; PPC,
primary parietal cell; PSC, primary sporogenous cell; Sm, septum; SPC, secondary parietal cell; St, stomium; T, tapetum; Tds, tetrads.
56
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 2
57
58
POLLEN ET DEHISCENCE
Déhiscences
Pores
Longitudinales
Transversales
Valves
Irrégulières
59
POLLEN ET DEHISCENCE
Etamines
Extrorses
Latérales
Introrses
Terminales
60
POLLEN ET DEHISCENCE
61
globuleux
globuleux
LE GYNECEE
globuleux
discoïde
plumeux
linéaire
62
LE GYNECEE
Apocarpie
Syncarpie
Pluriloculaire
Uniloculaire
63
LE GYNECEE
Placentations
64
LE GYNECEE
Gynécée et autres pièces florales
Quand l’ovaire est :
La fleur est dite :
Supère
Infère
Infère
Hypogyne
Périgyne
Epigyne
65
L’OVULE
Chalaze
Nucelle
Téguments
Sac
embryonnaire
Primine
Raphé
Secundine
Hile
Funicule
Micropyle
66
L’OVULE
Anatrope
Orthotrope
Campylotrope
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ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE
Cellule archéosporiale
Mégaspore
s
Cellule
pariétale
68
ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE
Mégaspore
fonctionnelle
Noyau
Cellule mère
des spores
3 mégaspores
dégénérées
4 mégaspores
Vacuole
Mégaspores
dégénérées
69
ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE
Le sac embryonnaire
Antipodes
Noyaux polaires
Cellule centrale
Oosphère
Synergides
Appareil filiforme
70