Cormophytes vasculaires à graines: Spermatophytes

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1 Cormophytes vasculaires à graines: Spermatophytes (Gymnospermes et Angiospermes)

2 Gymnospermes Cycado ophytes Ginkgo ophytes Conife erophytes Gneto ophytes Angio ospermes s Plantes à graines : Embryophytes, y Cormophytes Plantes terrestres Trachéophytes Spermaphytes: Classe des Gymnospermes(du grec "gumnos", nu et "sperma", semence, graine) Classe des Angiospermes(de "aggeion", récipient, enveloppe) Apparition de la graine et l ovule Apparition de la Fleur et l ovaire

3 Les plantes à graines ou Spermaphytes les gymnospermes et les angiosperme ont acquis certains caractères lors de leur évolution: La réduction de la taille du gamétophyte s est accentuée chez les plantes à graines. La graine a supplanté la spore comme mode de dispersion de la progéniture. Le pollen permet la fécondation sans eau par le vent: pollinisation anémophile par les animaux: pollinisation zoophile ou parles insectes: pollinisation entomophile. Épiderme recouvert de cuticule protectrice. Stomates s adaptent sadaptent à la température pour minimiser les pertes deau d eau

4 Les plantes à graines ou Spermaphytes Gymnospermes, comme toutes les plantes à graines, ont un cycle de vie diplohaplophasique l h qui alterne entre une phase sporophytique dominante et une courte phase gamétophytique. Une autre caractéristique est l hétérosporie ééospo e: les plantes à graines ont deux sortes de spores, males et femelles, plutôt qu une seule spore bisexuelles. Hétérosporie et l apparition de la graine ont rendu la biologie de reproduction des gymnospermes plus adaptée à la vie terrestret que de celle des autres plantes terrestres t comme les bryophytes et les ptéridophytes Elles différent de leur congénères Angiospermes par le faite que la graine reste nue; non protégée par un ovaire. Graines nues Graines protégées dans un fruit

5 Les plantes à graines ou Spermaphytes Chalaze Tégument interne Sac embryonnaire Tégument externe Funicule Hile nucelle Micropyle Faisseau conducteur Coupe transversale au niveau d un ovule de spermaphytes ht La graine se constitue à la suite de la fécondation d'une oosphère qui s'est formée dans un gamétophyte fortement réduit, lui même contenu dans un mégasporange tégumenté, l'ovule. La structure de l'ovule est, à quelques variantes près, semblable chez l'ensemble des spermatophytes. Ilest constitué d'un dun massifcellulaire central, le nucelle qui correspond au mégasporange et qui est entièrement entouré d'un ou de deux téguments ménageant au sommet un orifice, le micropyle.

6 Les plantes à graines ou Spermaphytes A la différence des spores, la graine a un tégument protecteur et des réserves nutritives pour l embryon lembryon (généralement l endosperme ou albumine). Ainsi l embryon serait capable de rester en dormance pendant des longues périodes de froid, sécheresse, et peut même résister aux incendies. Cette capacité de survie sous des condition drastiques a, sans doute, joué un rôle important dans la dominance des plantes à graines actuellement sur terre. Tégument endosperme cotylédons Hypocotyle Coupe longitudinale d une graine Radicule

7 Gymnosperme vient du Grec «gymnos» qui veut dire «nue» et «sperma» qui veut dire graine. Ils ne possèdent pas d ovaires. Sont des végétaux qui portent des cônes. Graines et ovules se forment à la surface des sporophylles. Les Gymnospermes constituent un groupe en voie de disparition, apparu avant les Angiospermes, dès la fin du Pi Primaire i (Dévonien). Ce groupe n'a fait fitque régresser et compte moins de espèces contre plus de Angiospermes. Des ordres entiers (Ptéridospermales, Cordaïtales, Bennettitales) ont totalement disparu, d'autres en voie de disparition : Ginkgo, Séquoia, Welwitschia, etc. Les gymnospermes sont subdivisées en 3 classes: 1. Classe des Natrices (Préphanérogames): Cycadophytes; Ginkgophytes 2. Classe des Vectrices: Coniférophytes 3. Classe des Saccovulées (Chlamydospermes): Gnetophytes: Ephédras. Gnétums. Welwitschias.

8 Ginkgophytes Le seule représentant vivant de ce groupes: Ginkgo biloba groupe monotypique Ginkgo du chinois et du japonais ginkyo qui veut dire: l abricot argenté (gin = argent, kyo = abricot) La graine a la forme et la taille d un petit abricot et une teinte argente du fruit Un arbre dioïque feuillu: Les pieds idmâles sont élancés é et plus appréciés éié que les pieds id femelles, qui, à la fin de l'automne, laissent choir quantité d'ovules malodorants sur le sol.

9 Ginkgophytes Les branches maîtresses sont couvertes par des branches naines, les éperons, qui croissent lentement et portent des feuilles tous les ans. Les éperons se développent les rameaux de la deuxième année de croissance Les feuilles : lobées, en éventaille avec un limbe à nervures dichotomiques deux nervures parallèles entre dans le limbe a partirdu point d insertion de son pétiole et se divisent dichotomiquement sans jamais se croiser ou fusionner le nombre de lobe varie dans le même pied Stomates se situent sur les deux face de la feuille mais peu nombreuses sur la face adaxiale (superieure) alternent sur les branche maitresses generalement au primtemps. en bouquet sur les eperons qui peuvent produire une longue tige de feuilles éparses, après un certain nombre d'années.

10 Ginkgophytes é é é Detaille d une feuille de Ginkgo bilobab

11 Ginkgophytes Une des rares plantes dioïques qui possèdent des chromosomes sexuels différentiable morphologiquement (X et Y): Les pieds males (XY) produisent de petits cônes males. Chaque cône male est constitue de sporophylles portant chacune deux microsporanges. A leur maturité iéles microsporanges libèrent des grains de pollens (gamétophytes males) qui libèrent deux grands gamètes flagellés lors de la fécondation. La pollinisation se fait par les vent

12 Ginkgophytes Coupe au niveau d un cône male Cône male de Ginkgo biloba Gamète male Grains de pollen

13 Ginkgophytes Une des rares plantes dioïques qui possèdent des chromosomes sexuels différentiable morphologiquement (X et Y): Les pieds femelles (XX) ne produisent pas de vrais cônes. Deux strobiles sont formés à l extrémité d'un pédoncule, et après pollinisation (par le vent) peuvent se développer en graines. Chaque strobile se compose d'un tégument unique et ne présente pas de nucelle lorsqu il est jeune. Le tégument t entoure complètement t le strobile à l'exception de la région du micropyle. t bil F ll strobiles Femelles avec ses ovules groupées en paires

14 Ginkgophytes

15 Ginkgophytes Cônes fécondés immatures Cônes fécondés matures et graines

16 Cycadophytes Il ya beaucoup de variation entre elles, mais quelques caractéristiques uniques les regroupent ensemble et les différencient des autres plantes à graines : Ce sont des plantes dioïques desrégionstropicales et subtropicales principalement. Elles ont un port de fougère arborescente ou de palmier avec un tronc non ramifié qui peut atteindre 10 à 20 mètres mais parfois également ne guère s'élever audessus du niveau du sol. Sansbourgeons axillaires. Feuilles de grande taille et pennées. L'appareil souterrain est formé d'une grosse racine pivotante portant, d'une part, des racines secondaires normales et d'autre part, des racines à géotropisme négatif (racine coralloides) qui s'étalent à la surface du sol. Ces racines superficielles forment des nodules qui contiennent des cyanobactéries symbiotiques fixatrices d'azote. Megasporophylle ouvert Pollinisation anémophile ou entomophile

17 Cycadophytes Stangeria sp. Cycas sp. Sporophyte de cycadophytes montrant un port en stipe ressemblant à un palmier Bowenia sp.

18 Cycadophytes cône Structures de l appareil reproducteur male d un cycas Microsporophylles de différentes formes microsporophylle: face inférieure i Cycas sp. Dioon sp. Ceratozamia sp. Zamia sp. Macrozamia sp. sac pollinique (microsporange) coupe transversale microsporophylle Spermatozoïde cilié comme chez les Ginkgophytes

19 Cycadophytes Structures de l appareil reproducteur male Cône male d un cycadophyte du genre Cycas formé par une succession demicrosporophylles disposées en spirale autour d un axe centrale. Microsporophylle de Cycas avec plusieurs microsporanges Gamètes flagellés d un cycadophyte du genre Zamia ( 165).

20 Cycadophytes y Structures de l appareil reproducteur femelle mégasporange Cône femelle Mégasporophylles de différentes formes Dioon sp. Macrozamia sp. Zamia sp. Cycas sp.

21 Cycadophytes Tube pollinique Nucelle Restes de la parois du grain de pollen gamète croissance du tube pollinique activation de la production des spermatozoïdes libération des spermatozoïdes dans la chambre pollinique

22 Conifèrophytes 550 espèces actuelles divisées en trois familles: Pinacées, cupressacées et taxacées se sont des arbres ou arbustes ligneux à port pyramidal Ils sont généralement monoïques: les cônes males et les cônes femelles portés par le même pied Les feuilles sont en forme d aiguilles, ou d écailles pollen souvent avec ballonnets aérifères Cette classe est définie par l'apparition d'un tube pollinique : les gamètes mâles ne sont plus des anthérozoïdes ciliés mais sont pratiquement réduits à leur noyau; ces caractères se retrouveront chez toutes les Angiospermes. Les pinus Les cupressus Les Taxus Vue generale de sporophytes de gymnospermes

23 Conifèrophytes Les gymnospermes sont la source principale du bois à travers le monde Canaux résinifères Xylème Phloème Cambium vasculaire Portion d une coupe transversale d une tige de pin Parenchyme médullaire

24 Feuilles en aiguilles regroupées en faisceau Conifèrophytes Feuilles en écailles Feuilles en aiguilles isolées Feuilles en aiguilles en touffe et solitaire Feuilles en écailles

25 Conifèrophytes Cônes males Cônes femelles

26 Conifèrophytes L appareil reproducteur male : Cône male Ecaille fertile Sac pollinique ballonnets aérifères Cône male C. T. d un cône male Grains de pollen (gamétophytes males) avec leurs ballonnets aérifères

27 Conifèrophytes L appareil reproducteur femelle : Cône femelle Ecaille ovulifère Ovule (gamétophyte femelle) Ovule Cône femelle C.T. d un cône femelle Bractée Axe central C.T. Au niveau d une écaille ovulifère

28 Conifèrophytes Formation des gamètes males chez les gymnospermes (cas du pin) Cellules mères des microspores Ballonnets aérifères Toutes les cellules contenues dans un grain de pollen sont haploïdes

29 Conifèrophytes Formation des gamètes femelles chez les gymnospermes (cas du pin) Gamétophyte femelle (n) Oosphères (n) Nucelle (2n) Tégument (2n) Chambre pollinique micropyle Méiose CT C.T. au niveau dovule d ovule mature d une gymnosperme

30 Cycle reproducteur d une gymnosperme Germination Tissu nouricier (origine megagametophyte) (2n) (2n)

31 Gnétophytes C est Cest le groupe de gymnospermes considéré le plus proches des plantes à fleurs Il qui contient trois familles actuelles avec 3 genres respectives : Ephédras (40 espèces) Welwitschia mirabilis (monotypique) Gnetums (35 espèces) Ephedra Welwitschia Gnetum

32 Gnétophytes Les gnétophytes sont des arbres, arbustes, lianes. Les feuilles sont simples, opposées ou verticillées, rubanée chez welwitschia, complètes chez les gnetums ou en écailles chez les éphédras. Les vaisseaux de xylèmes contient des trachéides et des éléments de vaisseaux (vaisseaux parfaits) comme les angiospermes. Feuilles en ecailles d Ephedra Feuilles rubanées a nervation parallèle de welwitschia Feuilles completes à nervation complexe

33 Ces plantes sont généralement dioïques GYMNOSPERMES Gnétophytes Les fleurs femelles comportent généralement un seul ovule (rarement deux), une nucelle entourée par trois enveloppes: La plusexterne : bractée protectrice L enveloppe moyenne : tégument externe L enveloppe Lenveloppe interne : tégument interne Le micropyle se prolonge pour former une sorte de tube long (ébauche de stigmate). Le gamétophyte t femelle ne présente pas un archégone organisé. Cône male est généralement composé et associé avec des bractées. La fécondation a lieu moyennant un tube pollinique avec libération de 2 gamètes males La pollinisation se fait par le billet des insectes attirés par le nectar produit par les La pollinisation se fait par le billet des insectes attirés par le nectar produit par les cônes.

34 Gnétophytes Strobile femelle de Gnetum avec deux graines Coupe longitudinale d un ovule de Gnetum

35 Gnétophytes Strobiles male et femelle de Gnetum avec des graines immatures et des graines mature Coupe longitudinale l d une fleure male de Gnetum montrant un seul sac pollinique

36 Caractéristiques morphologiques et cytologiques des gymnospermes Organes Ginkgophytes Cycadophytes Coniférophytes Gnétophytes Tronc Feuille Arbre ramifié En éventaille, lobée et à nervation dichotomique Simple en stipe Grande et pennée Arbre ou arbuste ramifié En aiguille ou en écaille Abi Arbrisseau, buisson, grimpante ou acaule En écaille ou complète à nervation complexe Trachéides Eléments de vaisseaux (ou vaisseaux parfaits Appareil sécrétoire + à gomme à résine cotylédons >2 >2 >2 >2

37 Comparaison entre les modes et organes reproducteurs des gymnospermes

38 ANGIOSPERMES Angiospermes groupent la majeure partie des plantes terrestres, soit environ espèces Répandues sur toute la Terre, mais peu abondantes en milieu aquatique. se divisent en deux groupes: Monocotylédones (céréales, plantes bulbeuses, palmiers, orchidées) Dicotylédones, de loin les plus nombreuses, comprenant les arbres feuillus et la plupart des plantes potagères et industrielles Ce sont des plantes qui portent à la fois des fleurs et des graines, Ils peuvent être: monoïques, dioïques ou hermaphrodites Les Angiospermes, par la présence d'un ovaire, se distinguent des Gymnospermes, dont les graines sont nues Les graines se forment dans un fruit. Double fécondation (endosperme formé par une 2ème fécondation albumen de Double fécondation (endosperme formé par une 2ème fécondation albumen de graine)

39 ANGIOSPERMES Comparaison entre mono cotyledones et dicotyledones Un seul cotylédon Nervures parallèles faisceaux vasculaires disposés en plusieurs cercle Système racinaire fasciculé Parties florale en multiples de trois Embryon Nervation foliaire Faisceaux vasculaires Racines Fleurs Deux cotylédons Nervures res en réseaux faisceaux vasculaires Systeme racinaire Parties florale en disposés en un seul pivotant multiples de quatre cercle ou de cinq

40 ANGIOSPERMES Structure de lagraine Structure de la graine d une plante monocotylédone Structure de la graine d une plante dicotylédone

41 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur

42 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur La fleur type d angiosperme est constituée du pédicelle, du réceptacle et de quatre verticilles ou groupes de pièces florales rangées en cercle autour d'un axe Les quatre verticilles sont scindés en deux catégories : (1) le périanthe, ensemble de pièces stériles, ou enveloppe florale, composé de 2 verticilles : a) le calice, formé par l ensemble des sépales, pièces souvent verdâtres d aspect foliacé, situé à la base de la fleur ; b) la corolle formée parl ensemble des pétales souvent vivement colorés Les b) la corolle, formée par l ensemble des pétales souvent vivement colorés. Les pétales sont situés au dessus des sépales.

43 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur (2) les organes reproducteurs ou pièces fertiles directement impliqués dans la reproduction et composés également de 2 verticilles : c) l androcée, organe reproducteur mâle de la plante, formé par l ensemble des étamines disposées en spirales ou en verticilles sur le réceptacle. Chaque étamine est elle même subdivisée en un filet et une anthère libérant le pollen à maturité. L anthère est constituée de 2 thèques comportant chacune 2 loges polliniques où est enfermé le pollen ; d) le gynécée ou pistil, organe reproducteur femelle de la plante, formé par un ou plusieurs carpelles libres ou soudés entre eux. Chaque carpelle est composé : > d une partie renflée et creuse (l ovaire) renfermant l (les) ovule(s) ; > d un style prolongeant l ovaire ; > d'un stigmate coiffant le style et permettant de retenir le pollen.

44 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur C.T. d une fleur vue au microscope électronique. La fleur porte cinq anthères et un carpelle. a = anthère, c = carpelle, ov = ovule.

45 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur Etamine Immature l appareil reproducteur male: Etamine Connectif Epiderme Anth hère Filet Connectif Parenchyme Assise de transition Tapis staminal Assises nourricières Future assise mécanique Sac pollinique rempli de cellule sporogénes (cellules mères des microspores Future fente de déhiscence Faisceau cribrovasculaire Etamine

46 ANGIOSPERMES Structure de l appareil reproducteur la fleur l appareil reproducteur male: Etamine Etamine mature Epiderme Assise mécanique Fente de déhiscence Loge pollinique remplie de grains de pollens Reste des assises nourricières

47 ANGIOSPERMES Gamétogenèse : formation des gamètes males et femelles

48 ANGIOSPERMES La doubles fécondation et la formation de la graine La double fécondation est une fonction particulière à la reproduction des angiospermes : Le grain de pollen contient deux noyaux (tous haploïdes), Un de ces noyaux est destiné à féconder l'oosphère, ce qui donnera l embryon embryon, à lorigine l origine de la future plante. Le deuxième s'unit aux deux noyaux polaires de l ovule à l'origine de l'albumen, tissu alors triploïde (3n) qui fait partie de la graine et qui servira généralement à nourrir l'embryon.

49 ANGIOSPERMES La doubles fécondation et la formation de la graine

50 Cycle de vie d un Angiosperme

51 Comparaison entre gymnospermes et angiospermes Caractéristiques Gymnospermes Angiospermes Type de port Arbre ou arbuste ligneux pyramidale Arbres ligneux ou plante herbacées Xylème trachéides Trachéides et éléments de vaisseaux (vaisseaux parfaits) Structure cônes fleurs reproductrice Transport de pollen anémophile Zoophile, entomophile ou anémophile Fécondation Oosphère+gamète zygote; double fécondation chez les gnétophytes Double fécondation : Oosphère+gamète male zygote 2 noyaux polaire+gamète male albumen Graines Nues sur sporophylle p Protèges dans un fruit issue de l ovaire Nombre d espèces ~ 840 ~

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