Organisation du Vivant Végétal La reproduction végétale (de la fleur à la graine) Eric Boncompagni (Resp. OVV) boncompa@unice.fr 04 92 38 66 34 http://sites.unice.fr/eb http://jalon.unice.fr 1
Pôle Santé des Plantes INRA Sophia Antipolis 150 permanents 70 scientifiques et ingénieurs 17 nationalités Implication dans l enseignement UNS en physiologie et biologie végétale, et en écologie.02
Pôle Santé des Plantes Recherches en : lutte biologique Résistance des plantes aux pathogènes Production végétale intégrée.03
Santé des plantes Oomycètes Insectes Nematodes Symbiose La plante est le vecteur d intégration.04
Une question clé Paramètres du succès des interactions? Associons ensemble des approches allant du gène aux populations Santé végétale/ Agro-écologie / Environnement.05
Organisation du Vivant Végétal La reproduction végétale (de la fleur à la graine) 6
BRÈVE PHYLOGÉNIE DES VÉGÉTAUX Emb. Spermaphytes 7
CYCLE DE DÉVELOPPEMENT DES PLANTES Alternance entre phase haploïde (gamétophytique) et diploïde (sporophytique) DIPLOPHASE (2n) Zygote Fécondation Sporophyte Sporogénèse Méïose HAPLOPHASE (n) Gamète mâle Gamète femelle Spores méïotiques Gamétophyte Gamétogénèse 8
IMPORTANCE n/2n VARIABLE CHEZ LES VEGETAUX Algues vertes filamenteuses Mousses Fougères Psilopsides Conifères Plantes à Fleurs 9
Zygote Gamétophyte Sporophyte 10 10
Où et quand Fleurir! TRANSITION FLORALE La floraison est une question de survie pour l espèce! 11
TRANSITION FLORALE Lumière Ex: Photopériode Signaux endogènes Ex: Hormones (Acide gibbérellique) Florigène Température Ex: Vernalisation INTEGRATEURS 12
Photopériode TRANSITION FLORALE Seuil critique 0 12h 24h Plantes de jours longs Héméropériodiques Arabidopsis thaliana Sinapis (moutarde) Hyoscyamus (jusquiame) Plantes de jours courts Nyctipériodique Nicotiana tabacum Xanthium (lampourde) Pharbitis (volubilis) 13
Photopériode TRANSITION FLORALE 14
Photopériode TRANSITION FLORALE Jour long Nuit courte Jour court Nuit longue Impulsion de lumière blanche Impulsion de lumière rouge Impulsion de lumière rouge lointain puis impulsion de lumière rouge 15
INDUCTION FLORALE Photopériode et facteurs internes Sinapis alba (moutarde) 16
Florigène INDUCTION FLORALE (JL) greffe (JC) greffe greffe (JL) Induction florale de feuilles de Perilla crispa (JC) Une substance fabriqué dans les feuilles qui induit la floraison, et qui est transmise par greffage. Notion de florigène Jusqu à très récemment, personne n a été capable de purifier une telle substance (malgré de nombreuses tentatives) WT en JL Mutant tardif en JL 17
Florigène INDUCTION FLORALE greffe Feuille masquée Flux hypothétique de l hormone de floraison Un signal de floraison stable peut voyager au travers de multiples greffes 18
Vernalisation INDUCTION FLORALE 0 j. à 4 C 100 j. à 4 C 19
Vernalisation INDUCTION FLORALE Des variétés d hiver (vernalisation dépendante) et de printemps ont été développés pour la plupart des céréales Orge d hiver Orge de printemps Plus de 90% des céréales cultivées en Europe du Nord sont des variétés d hiver 20
Vernalisation INDUCTION FLORALE 21
Vernalisation INDUCTION FLORALE 22
TRANSITION FLORALE 23
TRANSITION FLORALE Le méristème apical présente trois phases de développement Phase juvénile: n a pas la potentialité à former les organes de reproduction Phase adulte: peut former une fleur lorsque les conditions sont réunies Phase reproductive: méristème floral actif 24
EVOCATION FLORALE 25
Méristème Apical Caulinaire (MAC) Primordium foliaire Méristème Apical Caulinaire Cellules germinatives Epiderme Primordium foliaire Zone centrale (CZ) Cellules indifférenciées Zone périphérique (PZ) formation des organes latéraux Zone support (RZ) formation de la tige Sous épiderme Assise 1 (L1) Génère l épiderme Assise 2 (L2) Assise 3 (L3) Génère les tissus internes L1 + L2: divisions anticlines L3: divisions orientées aléatoirement 26
Chez le Tabac MORPHOGENESE FLORALE Périanthe Calice Corolle Gynécée Androcée Carpelles Etamines Sépales Pétales Sépales Pétales Monochlamydée (P) Hétérochlamydée (P + S) 27
MORPHOGENESE FLORALE 28
MORPHOGENESE FLORALE Réceptacle floral florale 29
MORPHOGENESE FLORALE 30
MORPHOGENESE FLORALE 31
DIFFERENTS MODES DE REPARTITION DES SEXES Fleur ayant un androcée et un gynécée: Fleur monocline ou hermaphrodite Fleur ayant soit un androcée soit un gynécée: Fleur dicline Sur un même individu: monoïque Sur des individus différents: dioïque Corylus avellana (Bétulacées) Lychnis dioica (caryophyllacées) 32
DIVERSITE DE LA MORPHOLOGIE DES FLEURS Carpelle Etamine Pétale Cyclique Acyclique Hémicyclique Sépale Nombre de pièces florales par cycle 3 = trimère Monocotylées Nombre de pièces florales par cycle Identique = cycles isomères Différent = cycles hétéromères 4 = tétramère 5 = pentamère Eudicotylédones Nombre total de cycles 4 = fleur tétracyclique 5 = fleur pentacyclique 33
Symétrie radiale SYMETRIE DE LA FLEUR Symétrie bilatérale SYMETRIE SYMETRIE Biradiale Radiale / actinomorphe Bilatérale / zygomorphe Asymétrique 34
FLEUR ACTINOMORPHE Exemple : Stellaria pubera (Caryophyllacées) 8 F, = 5 S + 5 P + 5 E 1 + 5 E 2 + (3C) 35
FLEUR ACTINOMORPHE Exemple : Geranium pratense (Géraniacées) F, = -------------------------- 36
FLEUR ZYGOMORPHE Exemple : Digitalis purpurea (Scrophulariacées) X F, = 5 S + [(5 P) + 4 E] + (2C) 37
FLEUR ZYGOMORPHE Exemple : Pisum sativum (Fabacées) Pétale Ovaire Stigmate Sépale Style Etendard Aile Carène F, = ------------------- 38
PERIANTHE imbriqué / alterné convoluté disposé en quinconce valvulé involuté 39
INFLORESCENCES MONOPODIQUES 40
INFLORESCENCES MONOPODIQUES Fleurs étagées Grappe Fleurs pédonculées alternée verticillée Fleurs dans même plan Corymbe Ombelle 41
Quelques exemples Chamerion angustifolium Onagracées INFLORESCENCES MONOPODIQUES Primula veris Primulacées Prunus cerasus Rosacées 42
Quelques exemples Digitalis purpurea Scrophulariacées Plantaginacéese INFLORESCENCES MONOPODIQUES Daucus carota Apiacées (Ombellifères) Sambucus nigra Caprifoliacées 43
INFLORESCENCES MONOPODIQUES Fleurs étagées Grappe Fleurs pédonculées alternée verticillée Fleurs dans même plan Corymbe Ombelle Fleurs périanthées Axe allongé Epi Fleurs sessiles Axe allongé et charnu Axe ramassé et charnu Spadice Capitule Fleurs apérianthées fleur monocline (hermaphrodite) Epillet (Graminées) fleur dicline Axe allongé Axe ramassé et charnu Chaton Sycone (Figuier) 44
INFLORESCENCES MONOPODIQUES Arum maculatum Aracées Ludisia discolor Orchidacées Helianthus annuus Asteracées Triticum aestivum Poacées Corylus avellana Betulacées Epillet Ficus carica Moracées Chatons et Spadice Sycone 45
INFLORESCENCES SYMPODIQUES 46
INFLORESCENCES SYMPODIQUES Fleurs pédonculées Dichasiales (bipares) Monochasiales (unipares) alternée Cyme bipare Cyme hélicoïde non alternées Cyme scorpioïde 47
INFLORESCENCES SYMPODIQUES Dichasiales (bipares) Cyme bipare Fleurs pédonculées Dichasiale simple Dichasiale composée Dyme composée 48
INFLORESCENCES SYMPODIQUES Fleurs pédonculées alternée Cyme hélicoïde Monochasiales (unipares) X X X non alternées Cyme scorpioïde 49
INFLORESCENCES SYMPODIQUES Hemerocallis fulva Liliacées Myosotis arvensis Boraginacées Centaurium erythraea (Gentianacées) 50
INFLORESCENCES COMPOSEES Achillea millefolium Asteracées Arrhenatherum elatius (avoine élevée; Poacées) Daucus carota 51
L ANDROCEE Fente de déhiscence Anthère = 2 loges polliniques Connectif Filet 2 sacs polliniques 52
L ANDROCEE Adnée Epifixe Basifixe Médifixe Libres Dialystémone Gamostémone Soudées Synanthérée 53
L ANDROCEE Monadelphes Diadelphes 54
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 1 Tapis (ext.) Microspores Tapis (int.) Tissu connectif Tissu Vasculaire Endothécium (assise mécanique) Stomium Epiderme Septum 55
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 1 Ar, archesporial; E, epidermis; En, endothecium; L1, L2, L3, Layer 1, 2, 3; ML, middle layer; Ms, microsporocytes; Msp, microspore; PG, pollen grain; PPC, primary parietal cell; PSC, primary sporogenous cell; Sm, septum; SPC, secondary parietal cell; St, stomium; T, tapetum; Tds, tetrads. 56
ONTOGENESE STAMINALE : PHASE 2 57
58
POLLEN ET DEHISCENCE Déhiscences Pores Longitudinales Transversales Valves Irrégulières 59
POLLEN ET DEHISCENCE Etamines Extrorses Latérales Introrses Terminales 60
POLLEN ET DEHISCENCE 61
globuleux globuleux LE GYNECEE globuleux plumeux discoïde linéaire 62
LE GYNECEE Apocarpie Syncarpie Pluriloculaire Uniloculaire 63
LE GYNECEE Placentations 64
LE GYNECEE Gynécée et autres pièces florales Quand l ovaire est : Supère Infère Infère La fleur est dite : Hypogyne Périgyne Epigyne 65
L OVULE Nucelle Téguments Primine Secundine Chalaze Sac embryonnaire Raphé Hile Funicule Micropyle 66
L OVULE Anatrope Orthotrope Campylotrope 67
ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE Cellule archéosporiale Cellule pariétale Mégaspore s 68
ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE Mégaspore fonctionnelle Noyau Cellule mère des spores 4 mégaspores 3 mégaspores dégénérées Vacuole Mégaspores dégénérées 69
ONTOGENESE ET MACROSPOROGENESE Le sac embryonnaire Antipodes Noyaux polaires Cellule centrale Oosphère Synergides Appareil filiforme 70