Reproduction sexuelle des plantes

Reproduction sexuelle et asexuée chez les plantes

Commençons par examiner la signification de la reproduction sexuée et asexuée. Il existe deux types de reproduction: la reproduction sexuée et la reproduction asexuée. Les plantes peuvent se reproduire de manière sexuée, asexuée ou les deux !

Lareproduction asexuée chez les plantes se produit avec la génération d'un nouvel individu à partir d'une partie d'une plante mère. Elle peut se faire de différentes manières.

Par exemple, les lis peuvent être reproduits simplement en replantant leurs bulbes, tandis que les cactus peuvent être multipliés par des boutures de tiges. Les fraisiers peuvent également se reproduire de manière asexuée en utilisant des tiges modifiées appelées stolons (ou stolons) qui s'étendent de la couronne à la base de la plante mère, s'enracinent dans le sol et produisent de nouvelles plantes filles.

Par rapport à la reproduction sexuée, la reproduction asexuéedemande moins d'énergie car elle n'implique pas la formation de fleurs, l'attraction de pollinisateurs ou la dispersion de graines. Le nouvel individu mûrit également plus rapidement qu'une progéniture produite sexuellement.

Alors que laprogéniture produite par reproduction asexuée survivrait dans des conditions stables, son manque de variation génétique peut être un désavantage lorsqu'elle est confrontée à des conditions environnementales changeantes (telles que le changement climatique ou l'émergence d'une nouvelle maladie).

La figure 1 ci-dessous montre comment la reproduction sexuelle et asexuée se produit chez les fraises.

Exemples de reproduction sexuelle chez les plantes

Bien que tu penses immédiatement aux abeilles qui pollinisent les fleurs, la reproduction sexuelle chez les plantes n'implique pas toujours la pollinisation ! Elle ne concerne pas non plus toujours les fleurs, les fruits ou les graines. La reproduction sexuelle chez les plantes varie considérablement d'un groupe de plantes à l'autre.

• Par exemple, les angiospermes (ou plantes à fleurs) produisent des fleurs qui contiennent les organes reproducteurs mâles et femelles et les gamètes (cellules sexuelles). La pollinisation rapproche les gamètes. La fusion des gamètes par fécondation aboutit à la formation d'une graine enfermée dans un fruit.

• En revanche, les gymnospermes (ou plantes à graines non florifères) comme les pins et les cyprès produisent des cônes mâles et femelles où la fusion des gamètes à la formation de graines nues. Contrairement aux angiospermes, leurs graines ne sont pas enfermées dans un fruit.

• Lesplantes vasculaires sans graines, comme les fougères, et les plantes non vasculaires , comme les mousses et les hépatiques, ne produisent ni fleurs, ni graines, ni fruits ; elles se reproduisent par le biais de spores.

Voyons maintenant quelques exemples de reproduction asexuée (nous reviendrons sur la reproduction sexuée plus tard !).

Étapes de la reproduction sexuée chez les plantes

Concentrons-nous maintenant sur les étapes impliquant la reproduction sexuée chez les plantes. La reproduction sexuée chez les plantes se caractérise par une alternance des générations.

En d'autres termes, pendant l'alternance des générations, les plantes alternent entre deux phases différentes: les gamétophytes haploïdes et les sporophytes diploïdes.

Les étapes de base de l'alternance des générations sont les suivantes.

1. Lesgamétophytes haploïdes produisent des gamètes mâles et femelles( respectivement unspermatozoïde et un ovule) par mitose.

2. Lorsque les gamètes mâles et femelles se combinent, un zygote diploïde est formé.

3. Le zygote diploïde subit une mitose, formant un sporophyte diploïde.

4. Lorsqu'il arrive à maturité, le sporophyte diploïde produit desspores haploïdes par méiose.

5. Ces spores subissent une mitose, produisant des gamétophytes haploïdes.

Ce cycle de vie varie selon les groupes de plantes.

Types de mécanismes de reproduction sexuelle chez les plantes

Il existe deux principaux mécanismes de reproduction sexuelle chez les plantes.

• Les gymnospermes et les angiospermes se reproduisent par l'intermédiaire de graines.

• Les plantes vasculaires non vasculaires et sans graines se reproduisent par l'intermédiaire de spores.

Reproduction sexuée par les spores

Comme nous l'avons déjà mentionné, les plantes non vasculaires sont des gamétophytes haploïdes pendant la majeure partie de leur cycle de vie.

Pendant leur phase gamétophyte, les gamètes sont développés pour la reproduction sexuelle. Les gamétophytes peuvent avoir plusieurs organes sexuels multicellulaires appelés gamétanges. Les gamétanges produisant des œufs sont appelés archégones, tandis que les gamétanges produisant des spermatozoïdes sont appelés anthéridies. Un archégone contient un œuf, tandis qu'un anthéridie peut produire de nombreux spermatozoïdes.

Les spermatozoïdes d'une plante non vasculaire doivent voyager sur une couche d'humidité pour atteindre l'ovule. La fusion des gamètes conduit à la formation du zygote diploïde et, plus tard, du sporophyte.

L'ovule est généralement fécondé à l'intérieur de l'archégone, de sorte que les jeunes sporophytes dépendent du tissu gamétophytique. En fait, les sporophytes sont attachés à leur gamétophyte parent pendant la plus grande partie, voire la totalité de leur vie, et dépendent de leur parent pour l'eau et les nutriments.

Comme les plantes non vasculaires, les plantes vasculaires sans graines se reproduisent également par spores et ont besoin d'humidité pour être fécondées. La figure 3 ci-dessous présente le cycle de vie d'une fougère, une plante vasculaire.

Reproduction sexuée par les graines

Avec l'apparition des graines dans l'histoire de l'évolution, le besoin d'eau pour se reproduire disparaît. La graine présente également un avantage pour les plantes à graines, car elle contient les nutriments nécessaires à la survie de l'embryon.

Les angiospermes et les gymnospermes produisent tous deux des graines. Cependant, il existe une différence majeure dans la façon dont leurs graines se développent : la graine de l'angiosperme est enfermée dans un ovaire, alors que celle du gymnosperme ne l'est pas.

Passons en revue les mécanismes de reproduction de ces deux groupes de plantes.

La reproduction sexuée chez les angiospermes

Lareproduction sexuée chez les angiospermes peut être caractérisée par la production de fleurs pour attirer les pollinisateurs, la double fécondation et le développement de fruits pour la dispersion des graines.

Fleurs La fonction principale de la reproduction sexuelleest Les parties reproductrices de la fleur se trouvent dans le carpelle et l'étamine.

• Le carpelle contient les parties reproductrices femelles de la fleur. Il se compose de l'ovaire, du style et du stigmate.

  • L'ovaire contient les ovules, qui deviennent des graines après la fécondation, et le sac embryonnaire, qui est le gamétophyte femelle contenant l'ovule.

  • Le style élève le stigmate au-dessus de l'ovaire et des autres parties de la fleur.

  • Le stigmate est une structure collante qui piège le pollen.

• L'étamine contient les parties reproductrices mâles de la fleur. Ses principales parties sont :

  • L'anthère est constituée de microsporanges en forme de sac qui produisent le pollen. Le grain de pollen est le gamétophyte mâle qui produit les spermatozoïdes.

  • Le filament relie l'anthère à la fleur.

Note que le stigmate contient une cellule génératrice et une cellule tube. Lorsqu'un grain de pollen germe, la cellule tubulaire se développe à l'intérieur du style. La cellule générative entre ensuite dans le tube, où elle subit une mitose pour former deux spermatozoïdes. Le tube pollinique passe ensuite par une ouverture de l'ovule appelée micropyle.

Un spermatozoïde féconde l'ovule pour former un zygote diploïde, tandis que l'autre féconde deux noyaux polaires pour former une cellule triploïde dans le sac embryonnaire. La cellule triploïde deviendra plus tard l'endosperme, qui nourrira l'embryon. Ensemble, ces deux processus de fécondation sont appelés double fécondation.

L'ovule fécondé se transforme en graine, tandis que l'ovaire forme le fruit qui l'enferme et aide à sa dispersion.

La figure 4 ci-dessous présente le cycle de vie d'une angiosperme.

Reproduction sexuelle chez les gymnospermes

Lareproduction sexuelle chez les gymnospermes est très différente. Alors que les angiospermes produisent des fleurs et des fruits, les gymnospermes n'en produisent pas. Leur pollen et leurs graines se trouvent dans des cônes.

Un cône de gymnosperme possède des bractées appelées sporophylles, qui sont disposées autour d'une tige centrale. Ces sporophylles produisent des sporanges, qui sont des structures en forme de sac contenant des spores. Chez certaines gymnospermes, le tissu du sporophyte, appelé tégument, recouvre partiellement les graines.

• Lescônes de pollen mâles ont de petites bractées. Les sacs de pollen appelés microsporanges se trouvent sous ces bractées.

• Les cônes ovulés femelles ont également de nombreuses bractées, chacune contenant des mégasporanges (qui sont des femelles porteuses de spores).

• Les microsporanges et les mégasporanges peuvent se trouver dans la même plante ou sur des plantes séparées.

Les cellules diploïdes à l'intérieur des microsporanges et des mégasporanges subissent une méiose pour produire des microspores et des mégaspores haploïdes. Celles-ci subissent une mitose pour former le gamétophyte mâle (grain de pollen) et le gamétophyte femelle.

À ce stade, l'ovule est prêt pour la fécondation !

Comme pour la germination des grains de pollen chez les angiospermes, un tube pollinique se développe et s'étend vers la structure qui contient l'ovule. Le spermatozoïde subit une nouvelle division pour donner naissance à deux spermatozoïdes.

Lorsque les noyaux des deux spermatozoïdes entrent en contact avec l'ovule, l'un des noyaux meurt tandis que l'autre fusionne avec la cellule pour former un zygote diploïde. Lorsque le zygote se divise par mitose, un sporophyte diploïde se forme sous la forme d'une graine.

La figure 5 ci-dessous illustre la reproduction sexuée chez les gymnospermes.

Comparer et opposer la reproduction sexuelle chez les plantes et les animaux

Les animaux et les plantes se reproduisent sexuellement et, dans les deux cas, la reproduction sexuelle implique la fusion des gamètes, ce qui donne une progéniture génétiquement différente de ses parents.

La reproduction sexuelle des animaux peut être résumée comme suit :

1. À l'intérieur d'un animal adulte, les cellules diploïdes produisent des gamètes haploïdes par méiose.

2. Les gamètes mâles et femelles fusionnent, formant un zygote diploïde.

3. Le zygote subit une mitose et devient un nouvel individu diploïde.

4. Le processus se répète.

Ce qui différencie les plantes des animaux, c'est que toutes les plantes sont caractérisées par une alternance des générations, qui est essentiellement un changement de ploïdie (ou nombre de chromosomes) des parents à la progéniture. Les plantes alternent les générations de gamétophytes haploïdes et de sporophytes diploïdes, alors que les animaux ne le font pas.

En d'autres termes, il y a des étapes supplémentaires entre les étapes 1 et 2 : les cellules diploïdes subissent la méiose pour former des cellules haploïdes, qui subissent ensuite une mitose pour former desindividus haploïdes (gamétophytes mâles et femelles). Les gamétophytes matures produisent ensuite des gamètes mâles et femelles haploïdes.

Une autre différence importante est que les plantes produisent des spores (qu'elles se reproduisent par spores ou par graines), alors que les animaux ne le font généralement pas.