La reproduction chez les végétaux

Comment une plante peut-elle donner de nouvelles plantes ?

Une graine de haricot donne une plantule. Un fraisier peut aussi former un nouveau pied au bout d'une tige rampante, sans produire de graine à cet endroit. Ces deux observations ne correspondent pas au même mécanisme : le premier passe par une reproduction sexuée antérieure, le second par une multiplication végétative. Une même espèce peut employer les deux voies.

Quelles parties de la fleur assurent la reproduction ?

La fleur est l'organe de reproduction des plantes à fleurs étudiées ici. Pour comprendre son organisation, on examine les pièces de l'extérieur vers le centre. Une fleur complète possède des pièces protectrices et des pièces reproductrices.

Certaines fleurs possèdent étamines et pistil : elles sont bisexuées. D'autres portent seulement les pièces mâles ou les pièces femelles. Même lorsqu'une fleur possède les deux, la pollinisation par une autre fleur reste possible. Il ne faut donc pas déduire une autofécondation automatique à partir de la seule présence des deux organes.

Quelle différence entre pollinisation et fécondation ?

Le pollen peut être transporté par les insectes, le vent ou d'autres agents. Une abeille peut déposer des grains en visitant successivement deux fleurs. Si le pollen atteint le stigmate de la même fleur ou d'une autre fleur du même individu, on parle d'autopollinisation. S'il vient d'un autre individu de la même espèce, on parle de pollinisation croisée.

Les fleurs pollinisées par les insectes, dites entomophiles, sont souvent colorées, parfumées et riches en nectar. Les fleurs pollinisées par le vent, dites anémophiles, comme celles du blé ou du maïs, sont discrètes et produisent un pollen léger et très abondant.

Sur un stigmate compatible, le grain de pollen germe et émet un tube pollinique. Ce tube croît dans le style jusqu'à un ovule. Un gamète mâle y rejoint le gamète femelle : leur union forme la cellule-œuf qui donnera l'embryon. La pollinisation est donc un transport ; la fécondation est une union de cellules. Ce sont deux étapes successives, pas deux mots interchangeables.

Le tube pollinique transporte en réalité deux gamètes mâles jusqu'au sac embryonnaire. Le premier s'unit à l'oosphère et forme la cellule-œuf, à l'origine de l'embryon. Le second s'unit à une autre cellule du sac embryonnaire et donne un tissu de réserves pour la graine. On parle de double fécondation ; ses détails seront étudiés au lycée.

Comment la fleur devient-elle un fruit contenant des graines ?

Après la fécondation, la cellule-œuf se divise et l'embryon se forme. L'ovule mûrit en graine, avec une enveloppe protectrice et des réserves. L'ovaire se transforme en fruit dans le modèle courant étudié. Les pétales et les étamines se dessèchent souvent. D'autres pièces florales peuvent participer à certains fruits : on retient ici le schéma simple sans le transformer en règle absolue pour toutes les plantes.

La dissémination éloigne les graines de la plante mère. Le vent transporte certaines graines légères ; des animaux transportent des fruits ou rejettent des graines après les avoir consommés ; d'autres graines sont déplacées par l'eau. Cette dispersion peut permettre la colonisation d'un milieu favorable. Toutes les graines dispersées ne germent pas.

Quelles conditions permettent la germination d'une graine ?

Une graine comprend des enveloppes protectrices, les téguments, des réserves nutritives, souvent stockées dans les cotylédons, et un embryon formé d'une radicule, d'une tigelle et d'un petit bourgeon, la gemmule. Le haricot possède deux cotylédons. Avant la germination, la graine contient très peu d'eau : elle est en vie ralentie. En absorbant de l'eau, elle passe à la vie active.

Dans les exemples habituels de 2AC, on étudie les besoins en eau, en dioxygène et en température convenable. L'eau permet la réhydratation ; le dioxygène est nécessaire à la respiration ; une température adaptée permet le fonctionnement des cellules. Les besoins précis varient selon les espèces. La lumière n'est pas une condition universelle de germination : un haricot peut commencer à germer dans l'obscurité, mais la jeune plante aura ensuite besoin de lumière pour sa croissance normale.

La radicule sort généralement la première et forme la racine principale. La tigelle et les premières feuilles se développent ensuite. Au départ, la plantule utilise les réserves de la graine ; elle devient progressivement capable de produire sa matière organique grâce à ses feuilles éclairées.

Comment une plante sans fleurs, comme la fougère, se reproduit-elle ?

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Sur la face inférieure de certaines frondes de fougère, on observe des amas de sporanges. Les sporanges libèrent des spores. Une spore est une cellule de dissémination : elle n'est ni une graine avec embryon, ni un gamète. Sur un support humide favorable, elle germe en une petite lame verte appelée prothalle.

Le prothalle porte les organes qui produisent les gamètes mâles et femelles. Les gamètes mâles mobiles rejoignent le gamète femelle en présence d'une pellicule d'eau. La fécondation forme une cellule-œuf, qui se développe en jeune fougère. La fougère adulte produira à son tour des spores. La présence de spores ne supprime donc pas la reproduction sexuée du cycle.

Le polypode, fougère fréquente sur les murs et les troncs humides, possède une tige souterraine, le rhizome, qui porte des racines et des feuilles découpées. Son cycle alterne deux formes très différentes, la fougère feuillée qui produit les spores et le petit prothalle qui produit les gamètes : on parle d'alternance de générations. Nombreuses et légères, les spores transportées par le vent assurent la dissémination de l'espèce.

Et chez une mousse ?

Les mousses, petites plantes sans fleurs des lieux humides, ont souvent des pieds mâles et des pieds femelles. Les gamètes mâles nagent dans une pellicule d'eau jusqu'au gamète femelle, situé au sommet d'un pied femelle. La cellule-œuf se développe sur ce pied en un petit organe portant une capsule, qui libère des spores ; chaque spore germe en un nouveau pied de mousse.

Et chez une algue comme le fucus ?

Le fucus est une algue brune sans fleurs, aux pieds mâles et femelles séparés. Aux extrémités renflées de ses lames, de petites cavités appelées conceptacles produisent les gamètes : spermatozoïdes munis de deux flagelles chez les pieds mâles, ovules sphériques plus volumineux chez les pieds femelles. Ceux-ci peuvent être libérés dans l'eau de mer ; leur union y forme une cellule-œuf, puis un nouvel individu fixé au support. L'exemple montre que la reproduction sexuée ne nécessite pas toujours des fleurs, du pollen ou des graines. On reconnaît son caractère sexué par les gamètes et la fécondation.

Qu'est-ce que la reproduction asexuée ou multiplication végétative ?

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Le marcottage consiste à favoriser l'enracinement d'une tige encore attachée à la plante mère, puis à la séparer. Le greffage associe un greffon à un porte-greffe compatible : le premier apporte la partie aérienne choisie et le second le système racinaire. Il ne mélange pas les gènes comme une fécondation. La culture in vitro multiplie des fragments végétaux dans un milieu nutritif stérile contrôlé ; elle permet d'obtenir de nombreux plants à partir d'un matériel sélectionné.

La multiplication végétative conserve généralement le patrimoine génétique de la partie multipliée, hors mutations : les plants obtenus constituent un clone. Elle est utile pour reproduire une variété choisie. Mais une grande uniformité peut rendre une culture vulnérable à un même parasite ; un agent infectieux présent dans la plante mère peut aussi être transmis. « Rapide à multiplier » ne signifie donc pas « automatiquement sain ».

Multiplication végétative naturelle ou artificielle ?

Au Maroc, la culture in vitro produit des plants de palmier dattier, appelés vitroplants, à partir de variétés résistantes au bayoud, une maladie qui a détruit une grande partie des palmeraies. Le bouturage in vitro découpe un fragment en boutures, elles-mêmes recoupées en plusieurs cycles : en quelques mois, on obtient beaucoup plus de plants qu'avec un bouturage traditionnel. Le greffage associe, par exemple, un porte-greffe résistant aux parasites du sol et un greffon qui donne des fruits de qualité.

Comment comparer reproduction sexuée et asexuée ?