Le règne végétal: une longue histoire François Munoz (francois.munoz@cirad.fr)
Le règne végétal: une longue histoire 1. La lignée verte 2. Des embryophytes aux plantes à graines 3. Plantes à graines 4. Portrait-robot des angiospermes
1. La lignée verte Quels sont les caractères que partagent les descendants d un lointain ancêtre?
1. La lignée verte Sortie des eaux Apparition progressive de nouvelles adaptations au milieu terrestre et aérien Structures de soutènement : Lignine Système circulatoire : Système vasculaire Respiration aérienne : Stomates Reproduction : Enveloppe solide, embryon protégé Limitation pertes en eau : Cuticules
1. La lignée verte Thallophytes Embryophytes Plantes aquatiques et milieux humides Faible différenciation cellulaire Diversité de cycle de développement et de modalités de reproduction Gamètes inclus dans gamétocystes (pas de couche de protection) Plantes terrestres Cormos = rameau dressé Différenciations anatomiques (apparition tiges, feuilles, racines) Alternance constante de génération haploïde et diploïde Gamètes protégés (gamétanges = archégone et anthéridie) Apparition embryon (structure dormante)
2. Des embryophytes aux plantes à graines Hépatiques Mousses Anthocérotes = Rhizophytes = Stomatophytes
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Végétaux non vasculaires: conduction par capillarité Dépendance forte à humidité du milieu et petite taille seulement («bryophytes» < 7 cm)
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Végétaux vasculaires: modèle de circulation de la sève Sève brute (xylème) Sève élaborée (phloème) Xylème spécialisé pour montée Xylème spécialisé pour montée sève brute («tuyaux renforcés» par lignine)
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Hydroïdes et leptoïdes, tissus conducteurs présents chez les mousses sont considérés comme homologues et à l origine du système conducteur xylème/phloème
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Les tuyaux du xylème sont formés de briques alignées, les trachéides Trachéides = cellules spécialisées allongées servant au transport de la sève brute Paroi cellulaire épaisse lignifiée, disparition du protoplasme Evolution de la structure de conduction: trachéides vaisseaux vrais Trachéophytes = plantes qui possèdent des trachéides)
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Végétaux vasculaires: mise en place circulation différenciée sève brute sève élaborée, via «tuyauterie» adaptés Comment «pousser» la sève brute dans la plante Processus de conduction: Capillarité Poussée racinaire: montée engendrée par le gradient osmotique dans la racine
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Principe de l osmose: déplacement de liquide selon sa concentration en Principe de l osmose: déplacement de liquide selon sa concentration en éléments dissous
Apparition des racines (Rhizophytes) 2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction L entrée de la solution du sol dans les racines se fait par osmose L endoderme empêche la perte d eau si l osmose est inversée! Rhizoïde de mousse = succession de cellules Modèle anatomique de racine
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Végétaux non vasculaires: conduction par capillarité, dépendance forte à humidité du milieu et petite taille seulement («bryophytes» < 7 cm) Végétaux vasculaires: différenciation xylème-phloème, xylème spécialisé (cellules mortes renforcées) Processus de conduction: Capillarité Poussée racinaire: montée engendrée par le gradient osmotique dans la racine Transpiration: perte eau au niveau des feuilles favorisant ascension de sève (pression négative, théorie de la cohésion) - Importance des échanges gazeux au niveau de la feuille (stomates) - Vascularisation de la feuille
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Apparition des stomates (Stomatophytes) Pore des hépatiques Pas de régulation de la fermeture Stomate des stomatophytes Régulation de la fermeture Important en milieu aérien
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution du système de conduction Apparition des feuilles Feuilles = Expansions aplaties parcourues par appareil conducteur et munie d une surface cuticulée parsemée de stomates Chez une mousse: structure aplatie et épaissie Mais non vascularisée (fausse nervure) Feuille composée
2. Des embryophytes aux plantes à graines Hépatiques Mousses Anthocérotes = Rhizophytes = Stomatophytes
2. Des embryophytes aux plantes à graines Lycophytes Fougères et plantes alliées Microphylle = structure partiellement vascularisée Euphyllophytes
2. Des embryophytes aux plantes à graines Euphyllophytes h = tige + feuille + racine
2. Des embryophytes aux plantes à graines Lycophytes Fougères et plantes alliées Microphylle = structure partiellement vascularisée Euphyllophytes
2. Des embryophytes aux plantes à graines Protéger les éléments reproducteurs: essentiel à la survie en milieu aérien! Gamétophyte: produit des gamètes (mâles ou femelle) Sporophytes: produit des spores Mousse Fougère Plante à fleur
2. Des embryophytes aux plantes à graines Protéger les éléments reproducteurs: essentiel à la survie Protéger les éléments reproducteurs: essentiel à la survie en milieu aérien!
2. Des embryophytes aux plantes à graines Evolution vers un ovule primitif (fougères fossiles) Lepidocarpus lanceolatus l Lepidocarpus semialata
3. Plantes à graines
Apparition de l ovule 3. Plantes à graines Gymnospermes (ovules nus), du grec "gumnos"," nu et "sperma", " semence, graine Gymnaste moderne Gymnastes grecs (antiques)
Apparition de l ovule 3. Plantes à graines
Cône femelle et ovule de pin 3. Plantes à graines Cône femelle Ecaille = macrosporophylle Bractée Ovule
Apparition de la graine 3. Plantes à graines Structure protégeant l embryon, résultant transformation de l'ovule fécondé, avec: parties provenant du sporophyte p maternel (les enveloppes de la graine), du gamétophyte (les tissus de réserve de la graine) du sporophyte de la génération suivante : l'embryon. Voir cycle du pin
Apparition des étamines 3. Plantes à graines
Apparition des étamines 3. Plantes à graines Individu mâle de Gingko
Cône mâle et pollen de pin 3. Plantes à graines Coupe longitudinale d un cône mâle Ecailles = microsporophylles Cônes mâles Pollen de Pinus sp.
3. Plantes à graines Gnétophytes: transition vers la fleur Ephedra distachya Enveloppes de bractées (petites feuilles) protégeant les parties reproductrices
4. Portrait-robot des plantes à fleurs Détails
4. Portrait-robot des plantes à fleurs Apparition de l ovaire Gymnospermes (ovules nus), du grec "gumnos", nu et "sperma", semence, graine Angiospermes (ovules enfermés dans cavité close: ovaire) du grec "aggeion", récipient, enveloppe a, Glossopteris b, Caytonia male (above) and female c, Caytonia cupule (below) reproductive units.
Structure d un dun carpelle 4. Portrait-robot des plantes à fleurs
Structure d une fleur 4. Portrait-robot des plantes à fleurs Pétales et sépales = pièces stériles Etamines et pistil = pièces fertiles 1: pétale, 2: sépale, 3: anthère, 4: stigmate, 5: ovaire, 6: fruit, 7: graine.
That s all folks!