Bio242 – Mai 2008 Examen de cours de Physiologie végétale
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Bio242 – Mai 2008 Examen de cours de Physiologie végétale Notation sur 20 points --- Documents et calculatrice ne sont pas autorisés --Veuillez donner des réponses brèves (en particulier, ne décrivez pas les courbes, interprétez-les !) Première partie (10 points) : Contrôle de l’activité photosynthétique La photosynthèse est un processus complexe qui est contrôlé par plusieurs facteurs environnementaux. Lorsque l’on mesure l’intensité photosynthétique de feuilles d’une plante en C3 en Figure 1 : Effet de la lumière sur l’activité photosynthétique d’une plante en C3. Abscisse : quantité de lumière exprimée en flux de photons absorbés par la feuille. Ordonnée : intensité de la photosynthèse en µmoles de CO2 assimilé par minute et par gramme de matière fraîche. Quantité de CO2 assimilé (µmol min-1 g-1) fonction de l’intensité lumineuse on obtient la courbe présentée dans la figure 1 : Phase 1 Phase 2 Point B Point A Quantité de lumière (µmol m-2 sec-1) Question 1 (3 points) : Citez les 3 facteurs environnementaux qui, en plus de la lumière, influencent de façon significative la photosynthèse. NB : vous devez limiter votre inventaire à 3 facteurs au maximum, dépassement sanctionné. Question 2 (1 point) : Expliquez pour quelle raison le point A de la courbe correspond à une valeur négative d’assimilation de CO2. Question 3 (2 points) : Comment appelle t’on le point B de la courbe ? Quelle est sa signification physiologique ? Question 4 (2 points) : Décrivez les évènements qui caractérisent la phase 1 de la courbe. Question 5 (2 points) : Expliquez pour quelle(s) raison(s) l’activité photosynthétique présente une phase plateau (phase 2) pour de fortes intensités lumineuses. Deuxième partie (10 points) : Hormones et développement des plantes ● Lors des travaux pratiques vous avez observé et mesuré des pois traités ou non au cours de leur croissance par des gibbérellines (GA). Les moyennes et écarts-type des mesures effectuées ont été calculés à partir d'un échantillonnage de mesures n = 40 à n = 130 et sont reportés dans le Tableau 1. Moyenne Ecart-type Nombre feuilles témoin + GA 15.0 17.4 3.7 4.1 Longueur feuilles (cm) témoin + GA 2.2 2.3 0.3 0.3 Nombre entre-nœuds témoin + GA 5.1 5.7 1.4 1.6 Tableau 1 : Effets des GA sur le développement du petit pois. Longueur épicotyle (cm) témoin + GA 1.1 1.4 0.4 0.8 Longueur totale (cm) témoin + GA 9.9 23.2 2.5 4.9 Question 1 (4 points) : D’après ces données, quels sont les effets des GA sur le développement des plantules de pois ? Quelle(s) mesure(s) supplémentaire(s) proposez-vous pour permettre une interprétation plus évidente de ces résultats ? ● Régulation de la germination de graines de Laitue par la lumière, les GA et l’acide abscissique (ABA). Question 2 (1 point) : Quel est l’effet classique des GA et de l’ABA sur la germination des graines ? Des graines de Laitue sont imbibées pendant 3 heures, éventuellement traitées à la lumière rouge (R) et/ou rouge sombre (FR pour far red) (traitements de 5 min chacun), puis mises à germer à l’obscurité. L’ensemble de ces traitements se fait éventuellement en présence de GA (GA1). On détermine le % de germination en suivant l’émergence de la radicule sur les différentes populations de graines. Question 3 (3 points) : Interprétez les résultats présentés en Figure 2, en vous intéressant d’abord à l’effet des traitements par la lumière, puis l’effet des GA. Quel lien pouvez-vous faire avec une régulation que vous connaissez de la voie de biosynthèse des GA ? Question 4 (1 point) : La quantité d’ABA dans les graines est dosée suite aux différents traitements (Figure 3). Interprétez ces résultats. Question 5 (1 point) : Dans le même type de tests de germination, on suit l’accumulation de transcrits codants des enzymes de biosynthèse et de dégradation de l’ABA. Interprétez les résultats présentés en Figure 4. Figure 3 : Quantité d’ABA dans les graines (ng traitements par la lumière et les GA. d’ABA / 500 mg de graines sèches) Germination (%) Figure 2 : Germination en fonction des Heures après traitement à la lumière Figure 4 : Accumulation relative des transcrits codants des enzymes impliquées dans la biosynthèse et la dégradation de l’ABA (après 3h de germination). LsNCED4 : enzyme de biosynthèse du xanthoxal, précurseur de l’ABA ; LsABA8ox4 : enzyme de dégradation de l’ABA. Heures après traitement à la lumière 25 mai 2009 Examen de Physiologie végétale – Bio242 Notation sur 20 points --- Documents et calculatrice ne sont pas autorisés --Les différentes parties sont indépendantes Veuillez donner des réponses brèves ; schémas explicatifs bienvenus L’assimilation de l’azote (7 points) Question 1 (3 points) : L’assimilation de l’azote est un processus clé de la physiologie et du développement des plantes. Indiquez les différentes formes d’azote inorganique que les plantes peuvent récupérer dans leur environnement. Pour chacune d’entre elles vous préciserez la structure chimique ainsi que les principales étapes nécessaires à leur incorporation dans la matière organique. Exemple : « le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’atmosphère est assimilé directement dans la matière organique grâce à l’activité Rubisco » Question 2 (4 points) : La fixation du diazote atmosphérique est une étape importante du cycle de l’azote. Décrivez ce processus en répondant aux questions suivantes : Quels sont les organismes capables de réaliser cette étape de fixation ? Quelle enzyme est à la base du processus et quelle est la réaction qu’elle catalyse ? Quelle est la nature des échanges métaboliques entre les organismes participant à la fixation de l’azote ? Les hormones végétales (7 points) Question 3 (4,5 points) : Pour chacune des 3 familles d’hormones végétales suivantes, les cytokinines, les gibbérellines et l’acide abscissique, indiquez son(ses) lieu(x) de synthèse, ainsi que son effet sur un phénomène physiologique de votre choix. Ce dernier point doit se résumer en une phrase pour chaque hormone, du type « Le phytochrome activé par la lumière rouge permet de stimuler la germination des graines de Laitue ». Question 4 (2,5 points) : Le gravitropisme est un phénomène que l’on observe au niveau des racines des végétaux mais aussi au niveau de certaines tiges. Dans ce dernier cas, s’agit-il d’un tropisme positif ou négatif ? Justifiez votre réponse. Si une jeune tige est disposée par un expérimentateur parallèlement au sol, on observe la relocalisation d’une hormone dans cette tige, qui provoque un phénomène de croissance différentielle. Par analogie avec les mécanismes du phototropisme et du gravitropisme vus en cours, quelle est la nature de cette hormone ? D’après vous, de quel coté cette hormone sera-t-elle la plus abondante ? Justifiez cette hypothèse. Exercice (6 points) Une plante pousse en bord de mer sur un terrain qui est atteint par les vagues uniquement lors des très fortes marées. La plupart du temps la plante se développe dans des conditions favorables sur un sol dont le potentiel hydrique (Ψsol) vaut -0,3 MPa. Les racines de la plante possèdent un potentiel osmotique (Ψs) de -0,9 MPa et un potentiel de pression (Ψp) de + 0,3 MPa. Question 5 (2 points) : Calculez le potentiel hydrique racinaire (Ψrac) en expliquant la signification de chacune des composantes utilisées. Justifiez les simplifications éventuelles faites au cours de vos calculs. Question 6 (1 point) : Quelle est la nature des échanges d’eau entre le sol et la plante ? Justifiez votre réponse en utilisant les valeurs de Ψ calculées précédemment. Lors de très fortes marées les racines de la plante se retrouvent pendant plusieurs heures dans un sol recouvert par la mer. Des analyses chimiques indiquent que la concentration en substances dissoutes (solutés) dans l’eau de mer est de 0,72 M. Dans le sol inondé par l’eau de mer Ψp est négligeable. Le calcul de Ψs de la solution de sol est effectué par 4 personnes différentes qui n’utilisent pas la même formule ! Voila les différents résultats obtenus : Ψs = 8,314 x (273+20) x 0,72 = 1750 Pa ; Ψs = 8,314 x (273+20) x 720 = 1750000 Pa ; Ψs = - 8,314 x (273+20) x 720 = -1750000 Pa ; Ψs = - 8,314 x 20 x 720 = -120000 Pa. Les seuls points communs dans tous ces calculs sont la constante des gaz parfaits, R = 8,314 Pa m-3 mol-1 K-1, et la température, 20°C. Question 7 (3 points) : Expliquez lequel des 4 calculs effectués est juste et indiquez la nature des échanges d’eau entre le sol et la plante dans ces conditions particulières ? On considère que la valeur Ψrac calculée dans la question A ne change pas. Que deviendrait la plante si elle devait vivre sur le sol recouvert d’eau de mer pendant plusieurs jours voire plusieurs semaines ?
