Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes

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1 Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes Emmanuelle Porcher Laboratoire CESCO Muséum national d Histoire naturelle

2 Plan des cours Biologie et écologie de la reproduction des Angiospermes Interactions entre écologie et génétique dans l évolution du taux d autofécondation Un modèle de génétique quantitative pour l évolution de la dépression de consanguinité

3 La reproduction Ensemble des processus par lesquels les individus engendrent de nouveaux individus Reproduction sexuée (= reproduction impliquant la rencontre et la fusion de cellules sexuelles ) Reproduction asexuée Chez les plantes, cycle haplo-diplophasique: Phase diploïde (2n) Méiose Fécondation Phase haploïde (n)

4 Sporophytes et gamétophytes Ecole de la chaire MMB Aussois chez 7 au 10 avril 2015 les végétaux Chez les bryophytes ( mousses) Pied feuillé = gamétophyte «Polytrichumcommune», male by jimf_29605, Flicker «Polytrichumcommune», female& sporophyte by Kristian Peters

5 Sporophytes et gamétophytes Ecole de la chaire MMB Aussois chez 7 au 10 avril 2015 les végétaux Chez les angiospermes (plantes à fleurs) Pied feuillé = sporophyte Anthère Stigmate Style Ovule Filet Pétale Étamine Sépale Fleur théorique des Angiospermes Ovaire Carpelle

6 Où sont les gamétophytes? Le gamétophyte mâle = le grain de pollen Paroi (exine + intine) Noyau Cellule végétative Aperture Cellule reproductrice Grain de pollen (n) Loge pollinique Grains de pollen (n) Ligne de déhiscence Section d une jeune anthère de Lis Grain de pollen de Lis 0,1 mm

7 Le gamétophyte femelle : le sac embryonnaire Nucelle (2n) Téguments (2n) Micropyle Sac embryonnaire (n)

8 Les végétaux sont immobiles Capturer du pollen Exporter du pollen «Choisir» son partenaire Importance des vecteurs de pollinisation pour la reproduction Ornithogalum dubium

9 Coévolution plantes/pollinisateurs Ecole de chaire MMB Aussois 7 au 10 et avril 2015 diversité des morphologies florales

10 La cellule végétale peut se dédifférencier Grand rôle de la reproduction clonale

11 Evolution des fleurs pour assurer la reproduction

12 Les vecteurs de pollinisation sont indispensables pour disperser et recevoir le pollen Pollinisation abiotique Vent (anémophilie ou anémogamie) Eau (Hydrogamie) Pollinisation biotique (zoogamie) ~90% Insectes (Entomophilie) Oiseaux (Ornithophilie) Mammifères Chauve-souris (cheiroptérophilie) Autres (rongeurs, marsupiaux, primates) Lézards

13 Les exemples anecdotiques Flowers of Massonia depressa and nectarfeeding visits by the rodent Gerbillurus paeba (hairy-footed gerbil) Johnson et al Teira dugesii(lacertidae) drinking nectar in Musschia aurea(campanulaceae) Olesen& Valido 2003

14 Pollinisation abiotique Fleurs discrètes, sans parfum ni nectar Wikimedia commons Plantago media Meyer et al. (2004) Poa sp. Wikimedia commons Zea mays Posidonia sp. Étamines exposées au vent, stigmates plumeux NB : la majorité de la production alimentaire végétale (en calories) Blé, maïs, riz

15 Pollinisation abiotique Grande quantité de pollen, petits grains, lisses Pollen souvent allergène

16 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer les pollinisateurs Signaux visuels ou olfactifs Potentilla erecta Hyménoptères (abeilles, bourdons ) Couleur jaune, bleu, violet, UV Guides Oiseaux (colibris) Couleur rouge ou orange

17 Pollinisation biotique Mimulus aurantiacus, Californie Calypte anna Hyles lineata

18 Pollinisation biotique Adansonia digitata Le baobab Tacca chantrieri La fleur du diable Chauves-souris Couleur pâle Ouverture nocturne Mouches Couleur vert, marron Odeur nauséabonde

19 Pollinisation biotique Guides à nectar Lumière naturelle Ultra violet Viola sp.

20 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer les pollinisateurs Récompenses Nectar Pollen Oxythyrea funesta sur tournesol

21 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer les pollinisateurs Récompenses : ovules et graines Figues et guêpes pollinisatrices

22 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer les pollinisateurs Récompenses : abri et chaleur Iris atrofuscasert de refuge à des abeilles mâles solitaires Sapir et al. 2006

23 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer le pollen de son espèce Spécialisation des pollinisateurs

24 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer le pollen de son espèce Spécialisation des pollinisateurs Angraecum sesquipedale Xanthopan morgani praedicta

25 Pollinisation biotique Coévolution plantes/pollinisateurs Immobilité attirer le pollen de son espèce Spécialisation des pollinisateurs Trolle d Europe et mouche chiastochète Yucca et papillon pollinisateur

26 Pollinisation biotique : les tricheurs Orchidées trompeuses Ophrys apifera Ophrys insectifera

27 Pollinisation biotique : les tricheurs Vol de nectar par certains bourdons ou abeilles

28 De la spécialisation à la généralisation

29 Architecture des réseaux Ecole de la chaire MMB Aussois 7 au 10 avril 2015 de pollinisation Dispersion des graines Pollinisation Emboîté Aléatoire Continuum entre spécialistes et généralistes Spécialisation asymétrique Cœur d espèces fortement connectées

30 Conséquences de Ecole de la chaire MMB Aussois 7 au 10 avril 2015 l architecture Différents scénarios d extinction des pollinisateurs Du plus généraliste au plus spécialiste Aléatoire Du plus spécialiste au plus généraliste

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