B5. Reproduction des Angiospermes

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1 B5. Reproduction des Angiospermes La plupart des plantes se reproduisent de manière sexuée, même si la reproduction asexuée est largement répandue dans le règne végétal, un certain nombre de plantes effectuant les deux. Leur vie fixée représente une complication : il faut trouver une manière pour déplacer gamètes et graines. B5.a ORGANES SEXUELS DES ANGIOSPERMES Les plantes sont généralement hermaphrodites. Elles produisent à la fois des gamètes mâles et femelles. Leurs organes génitaux, les FLEURS, sont faits de quatre verticilles de feuilles hautement spécialisées : - les SÉPALES ressemblent le plus à des feuilles. Ils protègent le bourgeon avant son ouverture. - les PÉTALES sont plus colorés. Ils jouent un rôle dans l attirance d animaux auxiliaires. - Les ETAMINES faits du filet et des anthères. Les anthères sont le lieu de formation du POLLEN, le gamète mâle. - Le PISTIL fait de l ovaire contenant l ovule, du style et du stigmate. Le stigmate sert de plateforme d arrimage pour le pollen. A la différence des autres parties de la plante, les pièces florales ont une croissance finie. Doc 1 Film L aventure des plantes, L amour chez les fleurs (00:00-02:49) Doc 3 Fleurs d Arabidopsis thaliana et leur diagramme floral 1) Quelles sont les pièces florales impliquées strictement dans la reproduction. Quel est le rôle des autres pièces? 41

2 Doc 4 fleur du mutant pistillata d A. Thaliana. Doc 5 Contrôle génétique Les chercheurs ont isolé de nombreuses fleurs mutantes d'arabidopsis thaliana dont l'organisation est modifiée. Les gènes mutés sont qualifiés de gènes du développement. C'est gènes peuvent être classés en trois groupes, correspondant aux trois phénotypes de fleurs mutantes observés. Groupe A : sépales transformés en pistils et pétales en étamine. Groupe B : pétales transformés en sépales, étamines en pistils. Groupe C étamine transformée en pétale et pistil en sépale. L'étude de ces mutants a permis de proposer un modèle de contrôle génétique de l'organisation florale. Ce modèle, dit ABC, propose que l'identité acquise par chaque verticille au sein d'une fleur en développement est contrôlée par l'expression d'une combinaison de gènes de développement. 2) Décrire le phénotype du mutant pistillata et dire à quel groupe il appartient. 3) Proposer une hypothèse pour expliquer le phénotype d un mutant C. 42

3 B5.b POLLINISATION CROISEE Chez la plupart des fleurs, la fécondation est croisée. L autofécondation n est toutefois pas absente du règne végétal. Il est donc important que le pollen d une plante se transporte jusqu à une autre plante de la même espèce. Ce processus, appelé POLLINISATION CROISEE, se réalise grâce à deux facteurs différents. Les PLANTES ANEMOGAMES utilisent le vent alors que les PLANTES ENTOMOGAMES utilisent des animaux (insectes). Quelques espèces utilisent aussi l eau pour transporter leur pollen. La pollinisation croisée favorise le brassage génétique. i. Des mécanismes pour empêcher l autofécondation Doc 6 Film L aventure des plantes, L amour chez les fleurs (16:20-19:45) 4) Il existe de nombreux mécanismse pour éviter l autofécondation. Donner des ii. Pollinisation zoogame (entomogame) Chez les Angiospermes, environ 80% de la pollinisation s effectue de manière biotique. Le transporteur et sa relation avec la plante varie. Doc 7 Pollinisation par les abeilles Les abeilles sont les insectes pollinisateurs les plus importants. La diminution des populations des abeilles domestiques en Europe et en Amérique du Nord constitue une grande préoccupation. Les abeilles dépendent du nectar et du pollen pour leur alimentation. Généralement vives, les fleurs pollinisées par les abeilles possèdent un léger parfum sucré. Les abeilles sont attirées par les couleurs vives, surtout le jaune et le bleu. Le rouge leur paraît sans éclat, mais elles peuvent voir les radiations ultraviolettes. De nombreuses fleurs pollinisées par les abeilles comme le pissenlit ont des marques ultraviolettes appelées guide nectar qui aide les insectes pollinisateurs à localiser les nectaires (glandes qui produisent le nectar), mais elles ne sont perceptibles pour l humain que sous la lumière ultraviolette. Doc 8 Film L Aventure des plantes, l amour chez les fleurs (02:50-05:40) 43

4 Doc 9 La pollinisation par les papillons nocturnes et les papillons diurnes. Les papillons détectent les odeurs, et les fleurs qu ils pollinisent dégagent souvent un doux parfum. Les papillons diurnes perçoivent de nombreuses couleurs vives. Par contre, les fleurs pollinisées par les papillons nocturne sont habituellement blanches ou jaunes, faciles à distinguer la nuit. Un yucca est généralement pollinisé par une seule espèce de papillon nocturne muni d'appendices qui accumule le pollen sur les stigmates. Le papillon nocturne dépose ensuite ses œufs directement dans l ovaire. Les larves se nourrissent de quelques graines en croissance mais cette perte est compensée par l'avantage qu'apporte un pollinisateur efficace et fiable. Si un papillon nocturne dépose trop d oeufs, la fleur avorte et tombe. Doc 10 Pollinisation par les oiseaux Les fleurs pollinisées par les oiseaux, comme les fleurs d Ancolie, sont habituellement grandes et d'un rouge ou d'un jaune vif, mais elles sont peu odorantes. Étant donné que les oiseaux n'ont pas souvent un sens de l'odorat très développé, il n'y a pas ou peu de pression sélective pour favoriser la production d'odeur. Cependant, les fleurs produisent une solution sucrée appelée nectar qui permet de satisfaire aux demandes élevées en énergie des oiseaux pollinisateurs. La fonction principale du nectar, qui est produit par les nectaires à la base de nombreuses fleurs, et de récompenser le pollinisateur. Les pétales de ces fleurs sont souvent fusionnés formant un tube floral recourbé qui convient au bec arqué de l'oiseau. 5) Les signaux utilisés par la plante sont de trois types. Quels sont-ils? Donner des 6) Ces signaux coûtent en énergie et mettent en péril la survie de la plante. Comment expliquer que ce type de comportement ait été sélectionné? 7) On parle dans les cas ci-dessus de mutualisme, pourquoi? 8) Quel mécanisme empêche le lien entre le yucca et son pollinisateur de tourner à son désavantage? 9) Pour chacun des exemples, donner, si possible, les signaux attracteurs, le gain pour le transporteur et les signes d une co-évolution évidente. 10) En quoi le recours à un pollinisateur est-il plus spécifique que l anémophilie? 11) Quels sont les avantages et les dangers pour une plante d avoir un pollinisateur hautement spécialisé? Doc 11 Film La force cachée des plantes, comme des bêtes (26:00-35:00) 12) La relation entre pollinisateur et plante est-elle toujours mutualiste? Donner des 44

5 iii. Pollinisation anémogame Environ 20 % des espèces d Angiospermes sont pollinisées par le vent. Étant donné le succès de la reproduction ne dépend pas de l attraction des pollinisateurs, il n'y a pas eu de pression sélective favorisant les fleurs colorées ou odorantes. C'est pourquoi les fleurs des espèces pollinisées par le vent sont souvent petites, vertes et moins voyantes. Elles ne produisent ni nectar ni odeur. La plupart des arbres et des graminées des régions tempérées sont pollinisés par le vent. Leurs fleurs apparaissent généralement au début du printemps, lors ce que les feuilles ne sont pas encore présentes pour interférer avec le déplacement du pollen. L inefficacité relative de l anémophilie est compensée par la production de quantités abondantes de grains de pollen. Les études en soufflerie révèlent que la pollinisation par le vent est plus efficace qu'elle ne le semble car les structures florales peuvent créer des courants de Foucault qui facilitent la capture du pollen. B4.c FECONDATION Une fois la pollinisation croisée réalisée, le pollen se trouve sur le stigmate. Il est encore bien loin de l ovule qui se trouve dans l ovaire, à l intérieur du pistil. Après son atterrissage, le grain de pollen se gorge d eau et germe. Le tube pollinique qui en sort porte en son extrémité le matériel génétique mâle. Le tube pollinique se forge alors un chemin à travers le style, jusqu à l ovaire. Plusieurs grains de pollen germent sur le stigmate. Il y a donc compétition, un ovule ne pouvant être fécondé que par un seul d entre eux. Doc 12 Film L aventure des plantes, L amour chez les fleurs (05:40) B5.d FORMATION DES GRAINES Après fécondation, l ovule se transforme en graine alors que l ovaire devient le fruit. Le fruit contient une ou plusieurs graines et se modifie en fonction du mode de dissémination de la plante. Chaque graine s enrichit en substance nutritive (protéines, huiles, amidon,...) utiles à la future germination. Elle contient aussi une plantule, issue du zygote après fécondation. Cette plante miniature vit au ralenti en attendant la germination. Doc 13 Graines de cerisier et coquelicot 45

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