Eléments de botanique Cours 8 Spermatophytes, Gymnospermes 24/03/2016
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- Raoul Picard
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1 Eléments de botanique Cours 8 Spermatophytes, Gymnospermes 24/03/2016 Bac1 sciences pharmaceutiques et sciences biologiques Denis Michez Denis.michez@umons.ac.be 1
2 Cours 1-2 Introduction générale Caractéristiques de la vie Caractéristiques des végétaux Métabolisme végétal Les premiers végétaux Cyanobactéries Eucaryotes: reproduction et cellule 2
3 Cours 3-5 Evolution et caractéristiques des végétaux eucaryotes Champignons Algues Métaphytes 3
4 Cours 6-8 Evolution et caractéristiques des métaphytes Bryophytes Ptéridophytes Spermatophytes Gymnospermes Angiospermes 4
5
6 la Lignée Verte: Embryophytes Spermatophytes
7 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l intérieur de l archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle Sporange pluricellulaire Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessiccation Alternance de phases haploïde et diploïde (Epidermes chez la plupart) 7
8 ARCHEGONE ANTHERIDIE ZYGOTE EMBRYON SPORANGE 8
9
10 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques générales, communes aux plantes vasculaires Tissus vasculaire : Xylème et phloème Racines et des feuilles Cuticule épaisse Sporophyte dominant le cycle Sporophyte indépendant 10
11 XYLEME PHLOEME RACINE FEUILLE CUTICULE SPOROPHYTE DOMINANT 11
12 la Lignée Verte: 4 lignées de Gymnospermes
13 13
14 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ancêtre = fougères à graines, Fin Dévonien début Carbonifère (375 Myr) 14 14
15 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ancêtre = fougères à graines Diversification dans le Permien, à la fin de l ère Primaire, lorsque le climat devient plus sec QUATERNAIRE TERTIAIRE CRETACEE JURASSIC TRIAS PERMIEN CARBONIFERE DEVONIEN 15
16 Chapitre 11 Gymnospermes Lignées Nbre Espèces Cycadales 130 Ginkgo 1 Conifères 600 «Gymnospermes» Gnétophytes 75 Angiospermes
17 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ancêtre = fougères à graines Diversification dans le Permien Ovule, mégasporange tégumenté indéhiscent, nu chez les Gymnospermes (Gymno = nu) 17
18 CRYPTOGAMES SPERMATOPHYTA PHANEROGAMES
19 Du spore à l ovule en quatre étapes 1. Homosporie (chez les fougères) 19
20 Du spore à l ovule 2. Hétérosporie, avec plusieurs mégaspores (chez les sélaginelles) 20
21 Du spore à l ovule 3. Hétérosporie, avec un seul mégaspore disséminé 21
22 Du spore à l ovule 4. Hétérosporie, avec un seul mégaspore non disséminé (Gymnospermes) 22
23 Schéma de l ovule mature 23
24 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ovule = Structure protectrice du sporophyte. Gamétophyte femelle (Mégagamétophyte) devient dépendant du sporophyte Avantages : Pas de risque dans la dissémination du megaspore Assure nutrition et protection du megaspore, du gamétophyte femelle, du zygote et du sporophyte de seconde génération Avantage par rapport au fougère car augmente la survie du gamétophyte femelle 24
25 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ancêtre = fougères à graines Diversification dans le Permien Ovule Graine dérive du développement de l ovule Graine de Pinus sp. 25
26 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ancêtre = fougères à graines Diversification dans le Permien Ovule Graine dérive du développement de l ovule Développement du sporophyte à partir de la graine, en totale indépendance du gamétophyte. 26
27 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Développement du sporophyte à partir de la graine, en totale indépendance du gamétophyte Graine assure la fonction de disséminer, de protéger et de nourrir le sporophyte Avantage par rapport au fougère car augmente la survie du sporophyte de seconde génération 27
28 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Les forêts qui réapparaissent après la grande crise de la transition Primaire/Secondaire sont des forêts de Gymnospermes. Les fougères sont supplantées! CARBONIFERE TRIAS
29 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes MAIS problème de l hétérosporie : rencontre des gamètes! Ovule enfermé peu accessible Solution : développement du microsporophyte disséminé par le vent 29
30 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Chez le Ginkgo : germination du microsporophyte et gamète nage Anthérozoïde de ginkgo Anthérozoïde de fougère 30
31 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Chez les autres spermatophytes: germination du tube pollinique, gamète mâle sans flagelle Perte des anthérozoïdes 31
32 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes Ovule Graine dérive du développement de l ovule Développement du sporophyte à partir de la graine, en totale indépendance du gamétophyte Grain de pollen et tube pollinique Les Gymnospermes d affranchissent pleinement des milieux humides 32
33 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes, cycle de reproduction Cycle haplo-diploïdes Gamétophyte très réduit Dissémination par les graines 33
34 CYCLE DE DEVELOPPEMENT Sporophyte mature Cône femelle Cône mâle
35 Regardons de plus près les cônes de ce sporophyte
36 Let s zoom into the cones of this sporophyte tree. Cônes mâles Cône femelle
37
38 CYCLE DE DEVELOPPEMENT Sporophyte mature Microsporophylle Cellule mère du megaspore Cône mâle Microsporange Grain de pollen CONE MALE
39 Chapitre 11 Gymnospermes Ecaille = microsporophylle cône mâle (1cm) Grain de pollen = gamétophyte mâle microsporange Axe du cône
40 Cône mâle Grain de pollen (microspore germé en microgamétophyte)
41 Chapitre 11 Gymnospermes Exine Cellule du tube (vegetative) Intine Cellule anthéridiale Cellules prothaliennes
42 Chapitre 11 Gymnospermes Pollinisation anémophile Ballonnet aérifère 42
43 Chapitre 11 Gymnospermes Pollinisation anémophile 43
44 CYCLE DE DEVELOPPEMENT Ecaille ovulifère = Megasporophylle Sporophyte mature Cône femelle Cellule mère du megaspore Cône mâle Microsporange Grain de pollen CONE FEMELLE
45 Chapitre 11 Gymnospermes cône femelle
46 Chapitre 11 Gymnospermes Megasporophylle = écaille ovulifère ovule Axe
47 Megasporophylle Megaspore cellule mère Bractée
48 Développement du mégaspore en mégagamétophyte (gamétophyte femelle) 48
49 Mega-gamétophyte = archégone + endosperme Ovule Endosperme (n) Archégone + Oosphère (n) Tégument (2n) Nucelle
50 Schéma de l ovule 50
51 Chapitre 11 Gymnospermes Cône femelle, porte et protège l ovule développé Tégument Nucelle Micropyle Ecaille ovulifère 51
52 Tube pollinique
53 Tube pollinique (2) Ovule (megagametophyte)
54 CYCLE DE DEVELOPPEMENT Ecaille ovulifère = Megasporophylle Sporophyte mature Cône femelle Cellule mère du megaspore Germination Cône mâle Microsporange Tegument Réserve de nourriture Embryon Nouveau sporophyte Graine Archégone Ovule Pollen Pollen germe germe
55 Chapitre 11 Gymnospermes Graines Mégagaméto phyte Graine de pin Méristème apical de la tige Méristème apical racinaire Cotylédons
56 Chapitre 11 Gymnospermes Endosperme (tissu du gamétophyte haplo) Endosperme (tissu du gamétophyte haplo)
57 Chapitre 11 Gymnospermes seed seed seed seed
58 Chapitre 11 Gymnospermes
59
60
61
62 Chapitre 11 Gymnospermes 1. Caractéristiques particulières des Gymnospermes, cycle de reproduction - Conclusion Cycle digénétique haplo-diploïdes à sporophyte dominant Gamétophyte femelle très réduit et protégé par l ovule, parasite du sporophyte Oosphère n est en plus en contact avec l extérieur et la fécondation aquatique devient donc impossible Gamétophyte mâle en 6 cellules qui forment le grain de pollen Germination du pollen en tube (= siphonogamie) Dissémination et protection de l embryon par la graine 62
63
64 Chapitre 11 Gymnospermes 2. Ecologie des Gymnospermes actuels Généralité Reproduction lente > 1 an entre pollinisation et fécondation ~3 ans pour maturation graines Pollinisation anémophile (sauf Cycadales) Rarement polyploïdes Tous ligneux 72 N - 55 S : dominent végétation régions froides et arctiques (taïga et zone montagneuse) Les plus grands individus les plus vieux individus 64
65
66
67
68 Fir
69 Chapitre 11 Gymnospermes 3. Diversité, quatre groupes contemporains importants Ginkgophytes Pinophytes Cycadophytes Gnétophytes 69
70 250, ,
71 la Lignée Verte: Ginkgophyta
72 Ginkgophyta Fossile «vivant» 60 millions d années
73 Ginkgophyta Lignées Ginkgo biloba Espèce (N) Caractéristiques 1 Doïque, pollen, gamete mâle ciliés, gros ovule, pseudofruit
74 Ginkgophyta
75 Ginkgo ovules/graines ovules graine
76 Ginkgo ovules/graines 76
77 Ginkgo cones mâles
78 Ginkgo cones mâles 78
79 Antherozoïde 79
80 80
81 81
82 la Lignée Verte: Pinophyta
83 Gymnosperms
84
85 Pinophytes Lignées Espèces (N) Caractères Conifères 600 Svt monoïques Cônes (strobiles) Aiguilles 85
86 Pinophytes Cône mâle 86
87 Pinophytes Cône femelle
88 Pinophytes «cônes»: axe + rameaux nains Écailles ovulifères sous-tendues par bractées (tailles très différentes) 88
89 Pinophytes Diversité: 5 familles 600 espèces Pinaceae Cupressaceae Podocarpaceae Araucariaceae Taxaceae Pins, épicéa, 89
90 Pinophytes Diversité: 5 familles 600 espèces Pinaceae Cupressaceae Podocarpaceae Araucariaceae Taxaceae 90 Cyprès, Genévrier
91 Pinophytes Diversité: 5 familles 600 espèces Pinaceae Cupressaceae Podocarpaceae Araucariaceae Taxaceae Podocarpus 91
92 Pinophytes Diversité: 5 familles 600 espèces Pinaceae Cupressaceae Podocarpaceae Araucariaceae Taxaceae Araucaria 92
93 Pinophytes Diversité: 5 familles 600 espèces Pinaceae Cupressaceae Podocarpaceae Araucariaceae Taxaceae Taxus baccata = If 93
94 Focus sur les Pinaceae Indigènes en Belgique? Non mais plantés Pinus sylvestris, P. nigra, Abies alba, A. maritima, Credus atlantica, C. libani Larix decidua, Pseudostuga, 94
95 Conifères Indigènes en Belgique? Oui Taxus baccata (Taxaceae) : if Juniperus communis (Cupressaceae) : genévrier 95
96 Focus sur les Pinaceae Biotopes : Hémisphère Nord (secs/humides ) 220 espèces : Pinus, Picea.. 96
97 Pinaceae Canaux à résine 97
98 Pinaceae Branches verticillées ou opposées Feuilles simples linéaires à aiguilles Pinus strobus 98
99 Pinaceae Monoïques 99
100 Pinaceae Remarquables Longévité P. longaeva SW USA 5000 ans 100
101 Pinaceae Remarquables Hauteur : Pseudostuga menziesii : 80 m haut 101
102 Sequoiadendron
103
104 Pinaceae Pollinisation fécondation : LENT Première année + 1 Mois 4 mégaspores (-3) + 3 Mois Germination du pollen + 7 Mois Fécondation de la mégaspore 2 e année 11 divisions mitotiques, 2000 noyaux libres, Formation des téguments du mégagamétophyte archégones (2, 3 ) 3 e année Dispersion des graines 104
105 Pinaceae Maturité cônes : 2 ans 105
106 Pinaceae Graines ailées: dispersion anémochore 106
107 Pinaceae 2-18 cotylédons 107
108 la Lignée Verte: Cycadophyta
109 Cycadophyta Lignées Espèces (N) Caractères Cycadales 130 Dioïques, Gamètes mâles nageant 109
110 Cycadophyta Ressemble aux fougères ou palmiers Spermoderme coloré Pollinisé par les insectes 110
111 Cycadophyta (mâle)
112 Cycadophyta (femelle)
113 Cycadophyta
114 Cycadophyta
115 Cycadophyta
116 la Lignée Verte: Gnetophyta
117 Gnetophyta Lignées Espèces (N) Caractères Gnétophytes 75 3 lignées distinctes Pas de canaux résine Gnetum Ephedra Welwitschia 117
118 Gnetophyta / Welwitschia Welwitschia mirabilis Désert d Angola desert onion
119 Gnetophyta / Welwitschia
120 Gnetophyta/Ephedra
121 Questions Dessinez et annotez les différentes parties: (i) d un ovule de pin avec un mégagamétophyte mûr, (ii) d un microgamétophyte de pin et (iii) d une graine mature de pin. Comparez les cycles de développement des Gymnospermes et des Ptéridophytes. Quels sont les grands groupes de Gymnospermes, leurs diversités et leurs caractéristiques? Donnez quelques exemples de gymnospermes en Belgique
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