Cours Bio 122

December 22, 2017 | Author: Pharma1f2012 | Category: Plant Stem, Root, Tissue (Biology), Leaf, Plant Morphology
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IL ÉTAIT UNE FOIS LA PLANTE…

MORPHOLOGIE ET ANATOMIE FONCTIONNELLES VEGETALES

Rolland [email protected]

La poule ou l’œuf ??

La plante ou la graine ??

Les réponses…

 Réponse philosophique : la poule. "le domaine du devenir s'oppose à celui de l'essence, car ce qui est postérieur dans l'ordre de la génération est antérieur par nature, et ce qui est premier par nature est dernier dans l'ordre de la génération." (Aristote Parties des animaux II.1.646a24)  Réponse génétique et évolutive : l’œuf. En effet, selon la théorie de l’évolution, la première poule est forcément sortie d’un œuf qui n’était pas de poule, donc l’œuf précède la poule.

INTRODUCTION

Où commencer l’histoire ? La germination : le début de l’histoire. Les parties de la plante Quelques rappels et précisions

Alors, plantons des haricots…

De la graine à la plante : la germination du haricot Embryon

Plumule

Hypocotyle FEUILLE

Téguments Bourgeon apical Radicule

Cotylédons (= feuilles embryonnaires)

Epicotyle

Hypocotyle

TIGE

Le cours donc…

Questions : • Quelles sont les parties de la plante ? • Comment l’organisme végétal se construit-il ? estil fonctionnellement organisé ? • Comment et dans quelle mesure cette organisation varie-t-elle ?

Organisation générale d’une angiosperme  Les angiospermes sont des cormophytes, c’est-àdire que leur appareil végétatif est constitué de différents membres : • La tige • La racine • La feuille

 Chacun de ces membres est formé à partir de bourgeons où sont situés des méristèmes et est constitué de différents tissus.

R. p. 732

Les grands groupes de plantes terrestres

Structure d’une cellule végétale enveloppe nucléaire pore nucléaire nucléole filaments intermédiaires

dyctyosome

cytosquelette microfilaments

vésicule appareil de Golgi chloroplaste

noyau

ribosome REG REL

microtubule peroxysome mitochondrie

lamelle moyenne paroi plasmalemme

vacuole

plasmodesme

cytosol

Schéma fonctionnel de la cellule végétale ADN ARN

Protéines + autres

Stockage

CO2 O2

Glucides

Exportation

CO2 O2

échanges gazeux flux de matière flux d’énergie

CHALEUR

Exportation

Eau, minéraux, acides aminés

Structure de la paroi primaire

La paroi : différenciation La paroi secondaire se forme durant la différenciation cellulaire. Elle est principalement composée de cellulose mais peut aussi s’imprégner de composés polyphénoliques En particulier la lignine (rigide, imperméable et Imputrescible) ou la subérine (imperméable et isolante) Cellule 2

Lamelle moyenne Plasmalemme Paroi secondaire Paroi primaire

Méat Cellule 1

Les plastes : diversité (Pollen, graine, méristème)

(Fruits, fleurs) (Phloème, parenchymes de réserve, graines)

(Apex racinaire)

Les cellules s’organisent en tissus

Parenchyme chlorophyllien

Les différents types de tissus

 Les cellules sont regroupées en tissus.  Les plantes possèdent trois systèmes de tissus. • Les tissus de revêtement. • Épiderme, rhizoderme et leurs annexes (poils, cellules stomatiques, etc.)

• Les tissus fondamentaux. • Parenchymes divers, moelle • Collenchyme • Sclérenchyme

• Les tissus conducteurs. • Xylème • Phloème

PLAN GENERAL

INTRODUCTION. I. La tige. II. La racine. III. La feuille. IV. Fleur graine et fruit.

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

La tige : définition

Tige (nf, lat. tibia) : Axe principal de la plante en général aérien (parfois souterrain ou immergé) se développant à partir de la plumule de l’embryon et portant des feuilles et des bourgeons. L’appareil vasculaire des tiges relie les feuilles aux racines en assurant la conduction des sèves. Les tiges peuvent être herbacées ou ligneuses.

Caractéristiques de la tige

Se développe à partir de la plumule (une des deux extrémités de l’embryon) Les jeunes tiges sont chlorophylliennes Se décompose en nœuds et entrenœuds Porte des feuilles et des bourgeons (végétatifs ou floraux) aux nœuds Possède un phototropisme positif et un géotropisme négatif Les ramifications sont externes (par les bourgeons axillaires)

Fonctions de la tige

Fonctions premières : • Porte et supporte les feuilles les fleurs et les fruits. • Conduit les sèves.

Fonctions secondaires : • • • • • •

Stockage (troncs, tiges souterraines) Pérennité. Multiplication végétative. Photosynthèse. Défense de la plante (épines) Limitation des pertes d’eau

La tige : morphologie générale R. p. 744

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Les bourgeons : morphologie

Le méristème caulinaire 10 µm

Le méristème apical est la zone de croissance de la tige. C’est aussi à ce niveau que se forment les autres organes : bourgeons, feuilles, fleurs.

R. p. 730

Cellules méristématiques en MET Noter la petite taille, le volume important du noyau, les petites vacuoles, les proplastes et la paroi fine

Organisation fonctionnelle d’un méristème caulinaire

ZC ZP

ZM

- Selon le type de division cellulaire on a pu diviser le méristème en deux parties : 1°) La tunica correspondant aux couches L1 et L2 aux divisions anticlinales 2°) le corpus (L3) Sans direction de division particulière. - Selon des critères cytologiques (taille des cellules, aspect du cytoplasme) on a défini 3 zones Zone centrale (ZC) assurant le maintien du méristème. Zone périphérique (ZP) qui initie les primordia des futures organes Zone médullaire (ZM) qui produira les tissus internes de la tige.

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédone • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Structure générale d’un axe primaire

Epiderme CORTEX

Parenchyme cortical Endoderme

Péricycle CYLINDRE CENTRAL (= STÈLE)

Tissus conducteurs Parenchyme médullaire (moelle)

Anatomie de la tige : Exemple la ficaire

CT tige ficaire, colorée au carmino-vert

La ficaire (Ranunculus ficaria)

Anatomie de la tige de ficaire

Parenchyme médullaire (moelle) Epiderme Collenchyme Parenchyme cortical chlorophyllien Faisceau cribro-vasculaire

L’épiderme Photo

Description/reconnaissance

CL

Vue de dessus

Tissus primaire de revêtement, généralement formé d’une seule couche de cellule (la plus externe de l’organe) et recouvert d’une cuticule plus ou moins épaisse. Il assure la protection de la plante (déshydratation, excès de lumière) et assure les échanges gazeux grâce au stomates. Il peux posséder différentes cellules spécialisées comme des trichomes ou des poils absorbants dans la racine (on l’appelle aussi rhizoderme dans ce cas)

Schéma conventionnel

Avec cuticule épaisse

Le trichome

Trichome d’un feuille de Cannabis sativa formé de poils pluricellulaires glanduleux

Poils pluricellulaires simples et glanduleux d’épiderme de tomate (Lycopersicon esculentum)

Poils unicellulaire étoilé d’ Arabidopsis thaliana

Aiguillons de rose : des poils transformés

Le collenchyme Photo

Description/reconnaissance Tissus de soutien, primaire , vivant. Les cellules sont en général petites, à paroi secondaire cellulosique épaisse. Le collenchyme est un tissus formant en général des massifs ou des anneaux, très périphériques (sous-épidermique en général) et souvent responsables de la forme des organes (tiges en particulier).

Schéma conventionnel

+ + + + + + + + + + + + + +

Collenchyme et forme des tiges

Lamium maculatum

Sclérenchyme au niveau d’un faisceau

Sclérenchyme (fibres) Phloème primaire

Xylème primaire

Le sclérenchyme Photo

Description/reconnaissance Tissu primaire de soutien ou de protection, mort. Cellules de taille variables mais souvent assez petites, à paroi secondaire en général très épaisse, lignifiée, à lumière souvent réduite. Le sclérenchyme forme des fibres allongées, ou des anneaux, plus rarement de petits amas de cellules isodiamétriques (sclérites). En général dans le cortex.

Schéma conventionnel

Le lin une fibre textile

Le jute, autre fibre textile

Corchorus capsularis

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédone • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Détail d’un faisceau

Sclérenchyme (fibres) Phloème primaire

Xylème primaire

Le xylème primaire Photo

Description/reconnaissance Le xylème primaire est un tissu conducteur présent dans la stèle. Il forme souvent des massifs (toujours associés à des massifs de phloème primaire. Il se forme à partir du procambium et est constitué de différents types cellulaires, le plus souvent lignifiés, morts ou vivants. Son rôle est le transport de la sève brute.

Schéma conventionnel

Le xylème primaire : types cellulaires

Les cellules du procambium vont donner différents types cellulaires : • des éléments conducteurs morts : trachéides et/ou vaisseaux. • Des cellules de contact (incl. cellules associées aux vaisseaux) • Du parenchyme ligneux vertical • Des fibres plus rarement.

Les trachéides et les vaisseaux

 Ces cellules conductrices de la sève brute possèdent une paroi secondaire en général lignifiée plus ou moins développée sauf au niveau de zones amincies de la paroi primaire : les ponctuations.  Dans les trachéides les parois terminales subsistent et le passage d’une cellule à l’autre se fait par des ponctuations. Les vaisseaux sont constituées de cellules appelées éléments de vaisseau aux parois terminales entièrement ou presque entièrement perforées. Les vaisseaux communiquent entre eux par des ponctuations.

Trachéide (a)/Vaisseaux(b) R. p. 737

Diversité des éléments conducteurs

 Parmi les trachéides et les vaisseaux on distingues différents types cellulaires en fonction du niveau de lignification et de la forme des ponctuations : • Les éléments annelés et spiralés sont typiques du protoxylème. • Les trachéides scalariformes et aréolées diffèrent par la forme de leurs ponctuations, les premières se retrouvent chez les ptéridophytes, les secondes chez les gymnospermes • Les vaisseaux rayés, réticulés ou ponctués que l’on rencontre chez les angiospermes et les gnétophytes (gymnospermes particulières)

Trachéides à ponctuations scalariformes

Ponctuations

Pteris cretica

Trachéides de Pteris cretica

Trachéides à ponctuation aréolées de Pin (Pinus sp.) Torus

Marge

Paroi primaire

Paroi secondaire

Paroi primaire Partiellement hydrolysée

Vaisseaux du xylème d’angiosperme

Perforation

Ponctuations

Organisation du xylème primaire

Phloème primaire

PROCAMBIUM Vaisseau réticulé Xylème primaire

Métaxylème

Parenchyme ligneux Vaisseau annelé ou spiralé

Protoxylème

CL Xylème primaire de tige de Bryone

Vaisseau annelé

Vaisseaux spiralés

Vaisseau réticulé

Px

Mx

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Le phloème primaire Photo

Description/reconnaissance Le phloème primaire est un tissu conducteur de la stèle. Il forme des massifs associés à ceux du xylème primaire. Il se forme à partir du procambium. Il est de nature cellulosique et est constitué de divers types cellulaires. Son rôle et la conduction de la sève élaborée.

Schéma conventionnel

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Types cellulaires du phloème primaire.

Les cellules du procambium vont donner différents types cellulaires. • Les tubes et cellules criblées, vivantes mais énuclées. • Les cellules compagnes. (cellules de contact chez les gymnospermes et ptéridophytes car ne dérivant pas de la même initiale). Associées étroitement aux cellules et tubes criblés. • Du parenchyme vertical • Des fibres parfois. (cf. lin, jute etc…)

Phloème primaire

Les tubes criblés

Elément de tube criblé Crible

Cellule compagne Plasmodesmes Noyau CL Phloème de vigne (Vitis vinifera)

Formation des faisceaux vasculaires

Multiplication Elongation

Méristème apical Procambium

Protophloème

Différentiation

Protoxylème

Métaphloème Métaxylème Protoxylème

Schéma général d’un faisceau cribro-vasculaire

p : parenchyme sc : sclérenchyme Vs : vaisseaux annelés vr : vaisseaux spiralés tr : vaisseaux réticulé c : procambium cc : cellules compagnes tc : tubes criblés

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Variations morpho-anatomiques de la tige

La tige est soumise à des variations importantes tant du point de vue morphologique qu’anatomique. Ces variations sont d’ordre phylogénétiques (opposition monocotylédones/dicotylédones) ou conditionnées par l’environnement (Tiges souterraines, rôle de réserve…).

Diversité phylogénétique

Le cas le plus connu est celui qui oppose l’organisation anatomique des tiges des dicotylédones et des monocotylédones.

Le petit-houx (Ruscus aculeatus)

CT Tige de petit-houx (Ruscus aculeatus)

Collenchyme

Parenchyme Médullaire lignifié

Faisceau cribro-vasculaire Epiderme

Parenchyme cortical chlorophyllien

Détail d’un faisceau cribro-vasculaire Sclérenchyme (fibres)

Px Plasmodesmes Xylème primaire

Mx

Parenchyme Médullaire lignifié Phloème primaire

Tableau récapitulatif Organe : Tige

Dicotylédones

Monocotylédones

Caractéristiques

Xylème et phloème primaire superposés.

Implications systématiques - Faisceaux peu nombreux disposés en cercle dans la stèle.

- Faisceaux nombreux dispersés dans la stèle.

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Diversité morphologique des tiges chez les plantes terrestres

Les tiges peuvent être : • Herbacées (elles restent vertes en général) • Ligneuses chez les espèces arbustives ou arborescentes (toutes les gymnospermes, certaines angiospermes dicotylédones) • Certaines monocotylédones sont arborescentes ou arbustives (Palmiers, Dracaena) mais ne possèdent pas de vraie tige ligneuse (pas de xylème secondaire) on parle de Stipe.

Variation morpho-fonctionnelle de la tige

Variations morphologiques de la tige

Type de variation

Aérienne

Sub-aérienne Souterraine

Vrilles Tige volubile Epines Stolon Phylloclade Rejets Cladode

Rhizome Corme (= bulbe solide) Bulbe Tubercule

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Les tiges souterraines  Rhizome : Tige épaisse, charnue à croissance horizontale (verticale) portant des cataphylles, des bourgeons axillaires et terminaux, des racines adventives. (gingembre, sceau de Salomon, primevère)  Corme : Tige épaisse, charnue, plus ou moins sphérique, à croissance verticale, portant des cataphylles, des bourgeons axillaires et terminaux, des racines adventives. (cyclamen, glaïeul, crocus)  Bulbe : Tige réduite discoïde (plateau) à entre nœuds très courts portant des feuilles charnues et sèches. Le bourgeon terminal donne le feuillage et/ou l’inflorescence. Porte des racines adventives. (Oignon, ail)  Tubercule : Extrémités renflée et charnues de tiges souterraines. ) portant des cataphylles, des bourgeons axillaires et terminaux (« yeux ») (pomme de terre)

Tiges souterraines : rhizome

Nœud

Cataphylles (écailles)

Entrenœud

Cataphylles (écailles) Nœud

Rhizome de gingembre (Zingiber officinalis)

Racines adventives

CT dans un rhizome de Muguet (Convallaria majalis)

Epiderme Phloème primaire Xylème primaire Parenchyme cortical Moelle

Endoderme

L’endoderme Photo

Description/reconnaissance Tissus primaire, formé d’une couche de cellule et munie d’un épaississement secondaire lignifié d’une forme particulière : le cadre de Caspari. Il correspond à la limite interne du cortex. Chez les angiospermes il joue un rôle important dans le transfert de la sève brute entre le cortex et la stèle dans la racine ou les tiges souterraines.

Schéma conventionnel

« œil = Bourgeon axillaire

Cataphylle

Bourgeons Terminaux

Un tubercule : La pomme de terre (Solanum tuberosum)

Le bulbe d’oignon

Jeune pousse issue d’un bourgeon axillaire

Feuilles mortes, écailleuses assurant la protection

Un bulbe : L’oignon

Tige à entrenoeuds très courts = plateau Racines adventives

Feuilles charnues (réserves)

Le corme ou bulbe solide du crocus (Crocus sativus)

Fleur Feuille Futur Corme Racines contractiles

Corme de l’année Corme de l’année Précédente Racines adventives

Racines contractiles

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• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Stolon

Tiges volubiles

Convolvulus arvensis

Cuscuta epithymum

Epines de Citrus hystrix

Rameaux axillaires Transformés en épines

Rameaux épineux d’Euphorbia echinus

Vrilles de Vigne (Vitis vinifera)

Phylloclades et cladodes

Phylloclade : tige en général renflée et charnue, chlorophyllienne en général à feuilles réduites ou nulles, parfois transformées en épines. Assure la photosynthèse, et le stockage de l’eau. Cladode : Phylloclade à croissance limitée (en général un ou deux entrenœuds d’un rameau court axillaire) prenant en général l’aspect d’une feuille. Assure la photosynthèse.

Phylloclade d’Opuntia littoralis

Entrenœud

Pterospartum tridentatum subsp. lasianthum

Arthrocnemum glaucum

Cladodes

Ruscus aculeatus

Phyllocladus sp.

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• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédone • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

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Cas particulier d’une tige ligneuse.

Dans les plantes ligneuses (gymnospermes et angiospermes dicotylédones) une croissance secondaire en épaisseur se met en place. Elle s’accompagne de la formation très importante de bois. Cette croissance est rendue possible par la présence de deux méristèmes secondaires : • Le cambium • Le phellogène ou assise subéro-phellodermique.

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédone • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Mise en place d’une croissance secondaire : le cas du sureau (Sambucus nigra)

Fibres

Phloème primaire Phloème secondaire

Xylème secondaire

Le xylème secondaire (= bois) Photo

Description/reconnaissance Le xylème secondaire ou bois est un tissu conducteur. Il forme en général des cernes concentriques. Il se forme à partir du cambium et est constitué de différents types cellulaires, le plus souvent lignifiés, morts ou vivants. Son rôle est le transport de la sève brute.

Schéma conventionnel

Les types cellulaires du xylème secondaire

Le cambium contient deux types de cellules méristématiques : • Les initiales fusiformes qui donnent des trachéides et/ou des vaisseaux, des cellules de contact, du parenchyme vertical et des fibres • Les initiales radiales, isodiamétriques qui donnent le parenchyme horizontal des rayons ligneux. Ce parenchyme assure le transport latéral de la sève brute.

Le phloème secondaire Photo

Description/reconnaissance Le phloème secondaire est un tissu conducteur chez les plantes ligneuses. Il forme un anneau continu associé à celui du xylème secondaire. Il se forme à partir du cambium. Il est de nature cellulosique et est constitué de divers types cellulaires. Son rôle et la conduction de la sève élaborée.

Schéma conventionnel

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Les types cellulaires du phloème secondaire

Le cambium contient deux types de cellules méristématiques : • Les initiales fusiformes qui donnent des tubes criblés et des cellules compagnes, du parenchyme vertical et des fibres • Les initiales radiales qui donnent le parenchyme horizontal. Ce parenchyme assure le transport latéral de la sève élaborée.

Phloème primaire Phloème secondaire

Xylème secondaire

Xylème primaire

Rayons ligneux Parenchymle horizontal) Moelle

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Mise en place du Phellogène

Phellogène

Suber ou liège Photo

Description/reconnaissance Le suber ou liège est un tissu secondaire mort de revêtement et de protection provenant du fonctionnement du phellogène. Il est caractéristique des spermaphytes ligneuses. Il est formé de cellules rectangulaires, alignées à paroi secondaire assez fine imprégnée de subérine.

Schéma conventionnel

Le phelloderme Photo

Description/reconnaissance Le phelloderme est un tissus secondaire vivant de la tige des gymnospermes et des angiospermes ligneuses. Il provient du fonctionnement du phellogène . Il est limité en général à une seule couche de cellules à paroi secondaire peu épaisse et cellulosique. Il n’a pas de fonction particulière.

Schéma conventionnel

Lenticelle Suber

Xylème primaire

Les lenticelles

Prunus sp.

Frangula dodonaei

Betula sp.

Résumons nous…

1°) Mise en place du cambium

2°) Fonctionnement du cambium Mise en place du phellogène

3°) Fonctionnement du cambium et du phellogène

Une petite animation pour bien comprendre…

..\..\Enseignement\Cours L1\tige.swf

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédones • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Evolution de la tige ligneuse au cours du temps

Le fonctionnement des deux méristèmes secondaires est très disproportionné : • Le cambium donne quasi exclusivement du xylème secondaire. • Le phellogène ne donne quasiment que du suber.

De plus, sous nos climats, le fonctionnement de ces méristèmes est saisonnier. Il en résulte la formation du rameau ligneux tel qu’on l’observe dans la nature

Une cerne = une année de croissance

Structure d’un rameau ligneux d’angiosperme

 Le bois de cœur ou duramen est entièrement mort, de plus les cellules sont imprégnées de tanins. C’est la partie du bois économiquement la plus intéressante.  L’aubier correspond en partie à du bois vivant (épaisseur variable selon les espèces) il assure le transport de la sève brute et le stockage de réserves parfois. Les rayons ligneux assurent le transfert horizontal de la sève.  L’écorce ou rhytidome comprend le phloème secondaire, le phellogène et le liège protecteur qui desquame régulièrement.

Cernes annuels de croissance Bois de cœur (Duramen)

Fonctionnement saisonnier du cambium

 Sous nos climats le cambium a une activité saisonnière. • Elle débute à la fin de l’hiver/début du printemps lors du débourrage des feuilles. Les besoins en eaux et en nutriments sont forts, le bois produit est le bois de printemps reconnaissable à ses vaisseaux de fort diamètre. • Durant le printemps et l’été la gestion de l’eau est plus sévère, il se forme alors le bois d’été plus dense aux vaisseaux de plus faible diamètre. • Après la chute des feuilles la production de bois cesse totalement, le cambium est au repos.

Cernes, bois de printemps et bois d’été. Une cerne = une année de croissance

Bois de printemps Vaisseaux de fort diamètre = début de la cerne

Bois d’été Vaisseaux de faible diamètre

Les différents plans d’observation d’une tige ligneuse

Organisation tridimensionnelle du bois secondaire d’une angiosperme ligneuse.

rlg : rayon ligneux la : limite de croissance annuelle v : vaisseau c : cambium cc : cellules compagnes tc : tube criblé rlb : rayons libériens

CT tronc Noisetier (Corylus avellana) Parenchyme ligneux vertical Vaisseaux Rayons ligneux Limite de la cerne

Cambium

C rad. Tronc noiseier (Corylus avellana) Rayons ligneux

Ponctuation Vaisseau Perforation

Parenchyme ligneux vertical

C tang. Tronc noisetier (Corylus avellana)

Parenchyme ligneux vertical

Vaisseau Rayons ligneux

Section de tronc de pin maritime (Pinus maritima)

Organisation tridimensionnelle d’un tronc d’une gymnosperme

bi : bois de printemps la : limite annuelle de croissance bf : bois d’été pa : ponctuation aréolées Tt : trachéides transverses rm : rayon médullaires

CT bois secondaire de Pin (Pinus sp.) Bois d’été

Rayons médullaires) (Trachéides transverses et parenchyme horizontal) Canaux résinifères

Bois de printemps

CT Tronc de Pin (Pinus radiata) Trachéides

Rayons médullaires

CLR Rayons médullaires Trachéides

CLT Rayons médullaires Trachéides

Résumé : évolution du xylème chez les trachéophytes

CAV : cellules associées au vaisseaux

Résumé : évolution du phloème chez les trachéophytes

PLAN  I. La Tige • A. Définitions • B. Origine de la tige, le méristème apical • C. Anatomie de la tige • 1°) Le cortex • 2°) La stèle • a. Le xylème primaire • b. le phloème primaire

• D. Variations morpho-anatomiques de la tige • 1°) Variations phylogénétiques : la tige des monocotylédone • 2°) Variations adaptatives fonctionnelles • a. les tiges souterraines • b. les tiges aériennes

• 3°) Cas particulier d’une tige ligneuse : croissance et méristèmes secondaires • • • •

a. Le cambium b. Le phellogène c. Evolution et organisation d’une tige ligneuse d. diversité des tiges ligneuses, utilisations

Le bois d’ébène Bois de cœur (Duramen)

Section de tronc d’ébène

Meuble XVIIème en ébène (Louvres)

CLT bois ébène limite duramen aubier

Dyospiros senegalensis

Le chêne liège (Quercus suber)

Ecorce du chêne liège avec suber surdéveloppé

Récolte du liège dans le var

Chêne liège après récolte

Une liane de la forêt guyanaise : Bahaunia sp.

Caudex

Le caudex : Il correspond à un renflement important de la tige (plantes pachycaules) ou d’une partie de la tige et/ou parfois d’une partie de la racine pour former un organe de réserve situé au dessus du sol.

Adenium obesum

Adansonia grandidieri

Myrmecodia : caudex, domatie et myrmécophilie…

Cas particulier le stipe des palmiers

Base des feuilles

MEP

Base des feuilles

Méristème apical

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

La Racine : définition

Racine : (n.f. lat. radix = racine) Partie inférieure des axes de la plante, dérivant de la radicule de l’embryon, en général souterraine, servant à l’encrage de la plante au substrat, à l’absorption de l’eau et des minéraux et à la conduction des sèves. Elle est en général dépourvue de chlorophylle et de bourgeons.

Les rôles de la racine

Rôles premiers : • Encrage de la plante dans le sol • Nutrition hydrominérale • Conduction des sèves

Rôles secondaires : • • • •

Stockage Encrage, accrochage en milieu instable Photosynthèse Échanges gazeux

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Le méristème apical racinaire

Protoderme Méristème fondamental Procambium

Méristème apical Zone quiescente Méristème de la coiffe

Coiffe

Le méristème racinaire R. p. 739

Croissance de la racine

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Zone pilifère et poils absorbants

Zone pilifère sur une germination de radis Poils absorbants (= rhizoïdes) Rhizoderme

CT racine de ficaire (Ranunculus ficaria)

Le subéroïde

Parenchyme cortical

Subéroïde

L’assise subéreuse ou subéroïde Photo

Description/reconnaissance Le subéroïde ou assise subéreuse est un tissu primaire présent en particulier au niveau des racines âgées, lorsque celles-ci n’ont plus d’assise pilifère. Les cellules ont une paroi imprégnée de subérine mais ne sont pas alignées et dérivent de la transformation des cellules du parenchyme cortical. Il a un rôle protecteur.

Schéma conventionnel

La stèle

Endoderme Péricycle

Mx Moelle Px

Phloème primaire Xylème primaire

Le péricycle Photo

Description/reconnaissance Tissus primaire, formé d’une couche de cellules cellulosiques. C’est la couche la plus périphérique de la stèle. Il joue un rôle important lors de la ramification des racines, de la croissance secondaire de ces dernières.

Schéma conventionnel

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

CT racine d’iris (Iris sp.)

La stèle

Endoderme Péricycle

Mx Px

Moelle Phloème primaire Xylème primaire

L’endoderme Endoderme Cadre de Caspari en forme de U

Phloème primaire

Xylème primaire

Péricycle

Endoderme,importance systématique et rôle.

Dicotylédones, Ptéridophytes, gymnospermes

Monocotylédones

Tableau comparatif monocot/dicot. Organe : Tige

Dicotylédones

Monocotylédones

Caractéristiques

Xylème et phloème primaire alterné.

Implications systématiques

- Nombre de faisceaux < 6 - Endoderme en forme de cadre

- Nombre de faisceaux > 6 - Endoderme à cadre en U

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Ramification endogène des racines

1°) prolifération des cellules du péricycle

3°) Percement du cortex par la jeune racine

2°) formation d’un nouveau méristème racinaire primaire

4°) mise en place des tissus vasculaires

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Différences morphologiques Tige/racine

Organe :

Caractéristiques :

tige

racine

- Se développe à partir de la plumule de l’embryon - Chlorophyllienne (au moins jeune) - Divisée en nœuds et entre-noeuds - Porte des bourgeons, feuilles, fleurs. - Pas de coiffe à l’apex - Phototropisme positif, géotropisme négatif (en général) - Ramification exogène (corticale)

- Se développe à partir de la radicule de l’embryon - Pas de chlorophylle (en général) -Pas de nœud ni d’entrenoeud - Rien - Coiffe présente - Phototropisme négatif, géotropisme positif (en général) - Ramification endogène (péricycle)

Différences anatomiques Tige/racine (Angiospermes)

Organe :

Caractéristiques

tige

racine

- Cuticule présente -poils épidermiques pluricellulaires, parfois unicellulaires - Cortex en général peu épais. - Faisceau cribrovasculaires primaire à xylème et phloème superposés - Xylème primaire à différenciation centrifuge.

-Cuticule absente -Poils épidermique unicellulaires - Cortex en général très épais - Faisceaux cribrovasculaires à xylème et phloème primaires alternés - Xylème primaire à différenciation centripète.

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Morphologie de l’appareil racinaire variation

Pivotant

Pivotant, tubérisé

Fasciculé avec racines adventives

Racines adventives Une racine adventive et une racine qui se développe en dehors de son emplacement originel dérivé de la radicule de l’embryon, par exemple sur une tige ou plus rarement une feuille.

Racines adventives à la base d’une tige de maïs (Zea mais)

Racines adventives sur un rhizome de sceau de Salomon (Polygonatum odoratum)

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Croissance secondaire de la racine

 Le cambium racinaire (très plein) apparaît entre les massifs de phloème et de xylème primaires. La connexion entre les cambiums se fait par l’intermédiaire du péricycle (pointillés). (E = Endoderme)

E Cambium

Types cellulaires de la croissance secondaire de la racine

Les types cellulaires mis en place lors de la croissance secondaire des racines sont les mêmes que dans la tige. Le péricycle donne aussi vers l’extérieur un phellogène qui produit aussi du liège mais en quantité moindre que dans la tige. Il sert aussi à la protection de la racine.

Schéma récapitulatif au niveau de la stèle

CT racine courge (Cucurbita pepo)

Parenchyme interfasciculaire

Xylème secondaire Phloème secondaire CAMBIUM

CT racines, croissance secondaire

Xylème secondaire Cambium de racine de courge

Xylème secondaire

Xylème primaire

Pôles de xylème primaire (courge)

Xylème secondaire

Racine âgée d’Erable (Acer pseudoplatanus)

Phloème secondaire

Une petite animation pour bien comprendre…

..\..\Enseignement\Cours L1\racine.swf

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Un exemple de racine tubérisée : la carotte

Cambium surnuméraires de la betterave

Cambiums successifs

Cambiums surnuméraires de la betterave Deuxième cambium apparaît au niveau du péricycle

Premier cambium « normal » A cessé de fonctionné

Un troisième apparaîtra Sous l’épiderme, puis un 4ème…

Des racines et des hommes (1) : La Mandragore

Des racines et des hommes (2) : Le ginseng

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Orchidées épiphytiques

Racines aériennes d’orchidée

Racines aériennes crampons de lierre (Hedera helix)

Racines échasses de Pandanus (Pandanus sp.)

Pneumaptophores de Cyprès chauve (Taxodium distichum) Pneumaptophores = respiratory roots

Lake Palourde in Brownell Memorial Park. Morgan City, Louisiana (A. Sergeev)

Racines échasses chez le palétuvier…

Racines échasses et pneumatophores de palétuvier

PLAN  II. La racine • A. Définition, généralités • B. Origine de la racine : le méristème racinaire • C. Anatomie de la racine • 1°) Dicotylédones • 2°) Monocotylédones

• D. Ramification des racines • E. Bilan : comparaison racine/tige • F. Variations morpho-anatomiques des racines • • • • •

1°) Les types de racines 2°) Croissance secondaire des racines 3°) Les racines à rôle de réserve, la tubérisation. 4°) Les racines aériennes 5°) Racines et symbiose.

Racine et symbiose

 Les racines sont le siège de nombreuses symbioses entre les plantes et d’autres organismes. On peut distinguer : • Les symbioses avec des champignons : les mycorhizes, qui améliorent grandement la nutrition hydrominérale des plantes et qui sont très fréquentes (80% des angiospermes) • Les symbioses avec des bactéries fixatrices d’azote, plus restreintes d’un point de vue phylogénétique • Légumineuses/Rhizobium • Bétulacées, Elaeagnacées : Frankia

Symbioses bactériennes

Nodosités de racines d’aulne à Frankia Nodosités de racines de trèfle à Rhizobium

Exemple de mycorhizes

Schéma général d’une mycorhize

La truffe : Tuber melanosporum

Racines associées au mycélium du champignon

Culture de chênes truffiers dans la Drôme

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

La feuille, définition

Feuille (nf. lat. folium) : Organe produit latéralement par la tige par excroissance au niveau d’un nœud. Elle est en général verte, aplatie, de forme extrêmement variée et porte à son aisselle un bourgeon qualifié d’axillaire.

Fonctions de la feuilles

 Fonctions primaires : • Photosynthèse (nutrition carbonée de la plante) • Transpiration. • Synthèse des acides aminées

 Fonctions secondaires : • • • • •

Protection (épines, domaties) Réserves (eau) Nutrition azotée (carnivorie) Port (vrilles) Multiplication végétative

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

Morphologie générale Apex

Limbe Tige ou rameau

Bourgeon axillaire

Nervure primaire

Nervure secondaire Marge

Pétiole

Stipules

Origine de la feuille et méristèmes foliaires

Ebauches foliaires

Méristème apical Bourgeon axillaire

FACE ADAXIALE

CT feuille de houx (Ilex aquifolium) Nervure centrale

Mésophylle Parenchyme chlorophyllien lacuneux

Epiderme supérieur

Parenchyme chlorophyllien palissadique

Sclérenchyme

Collenchyme

Epiderme inférieur

FACE ABAXIALE

Parenchyme palissadique

Nervure secondaire Parenchyme lacuneux

Schéma interprétatif de l’anatomie de la feuille

R. p. 750

Adaxial = supérieur, abaxial = inférieur

Parenchymes palissadique et lacuneux Photo

Description/reconnaissance Les parenchymes palissadique et lacuneux sont caractéristiques de la feuille. Les cellules sont à paroi secondaire fine et cellulosique. Le parenchyme palissadique ne se rencontre qu’à la face adaxiale des feuilles de dicotylédones, il est formé de cellules prismatiques, allongées, très ordonnées et sans méats. Le parenchyme lacuneux se rencontre dans toutes les feuilles, à la face abaxiale chez les dicotylédones, il est lâche avec de très nombreux méats.

Schéma conventionnel

Stomates d’épiderme de Polypode (Polypodium vulgare)

Stomate

Ostiole Cellules de garde

Structure des stomates R. p. 750

Trichome foliaire, importance et rôles

Craspedia lanata

Drosera sp.

Slérenchyme

Xylème primaire

Phloème primaire

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

La feuille des monocotylédones : origine

La feuille des monocotylédones : morphologie Gaines

Ligule Limbe

Nœuds

Nervures parallèles

FACE ADAXIALE

CT feuille de maïs (Zea mays) Epiderme supérieur

Sclérenchyme

Nervures principales

Nervures secondaires

Epiderme inférieur

FACE ABAXIALE

Phloème primaire Xylème primaire

Gaine périvasculaire

Phloème primaire

Gaine périvasculaire

Xylème primaire

Cellules bulliformes

Stomates

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

Variations générales de la feuille Bourgeon axillaire

Folioles Limbe

Rachis

Feuille composée Imparipennée Pétiolée et stipulée

Pétiolule Pétiole

Stipules Feuille simple pétiolée stipulée

Feuille simple Sessile, exstipulée Pétiole Bourgeon axillaire

Stipules Bourgeon axillaire

Variation de le forme du limbe

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

La phyllotaxie

Mode de disposition des feuilles à chaque nœud sur une tige. Pour apprécier la phyllotaxie il convient de considérer le nombre de feuilles par nœud puis leur position relative.

Une feuille à chaque nœud : feuilles alternes ou isolées 180°

120°

Tristique

Distique

Monostique

Une feuille à chaque nœud : feuilles spiralées

Deux feuilles par nœud : feuilles opposées s.l. 90°

Opposées s.str.

Opposées décussées

Feuilles opposées decussées de ortie rouge (Galeopsis ladanum)

Plusieurs feuilles par nœud (n>2) : feuilles verticillées

L’aspérule odorante (Galium odoratum)

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

Phyllotaxie spiralée et mathématiques : observations 34/21

Les suites de Fibonacci…

Les nombres observés font partis d’une suite de Fibonacci dans laquelle chaque membre est la somme des deux membres précédents. 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,… Soit : Un= Un-2+Un-1 avec U0=0 et U1=1 Le rapport entre deux membres consécutifs de la suite tend vers φ = 1,61803399 à l’infini c’est à dire vers le nombre d’or !!

La spirale logarithmique  L’application la plus simple de cette série est la loi des carrés de Fibonacci qui veut que la somme des carrés de deux membres consécutifs de la suite soit égale à un membre de la même suite  Ex : (U4)2+(U5)2=9+25=34=U(4+5)  En géométrie cela se traduit par : a+b a

21 b

 a/b=(a+b)/a=φ  L’application la plus connue de cette loi est la spirale logarithmique largement présente dans la nature. (cf. coquille de nautile)

3 2

5

13 8

Insertion spiralée des bourgeons et feuilles

Tubercule de pomme de terre

Insertion spiralée des bourgeons et feuilles (2)  Sur la pomme de terre et de nombreuses plantes on retrouve des génératrices en nombre variable 1,2,3,5,8… qui correspondent à une suite de Fibonacci. Dans le cas de la pomme de terre il y a 5 génératrices et un bourgeon se forme toute les 3 le long de la spirale, toutes les 5 si les génératrices sont 8… Le rapport 5/3, 8/5 tend vers φ

Angle d’or et phyllotaxie

 La conversion géométrique suivante nous permet de trouver l’angle d’or :  360°x(1-φ)=137.50776405°  C’est l’angle qu’on observe au niveau d’un méristème entre deux ébauches successives de feuilles dans le cas d’une disposition spiralée...

Méristème apical de pin (Pinus sp.)

PLAN

 III. La feuille • A. Définitions, généralités • B. Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de dicotylédone • C. . Morphologie, origine et anatomie d’une feuille de monocotylédone • D. Diversité morphologique de la feuille • E. La disposition des feuilles sur la tige : la phyllotaxie. • 1°) Les différents types de phyllotaxies • 2°) Phyllotaxie mathématique et évolution

• F. Variation morpho-fonctionnelle de la feuille.

Phyllotaxie et évolution

 Chez les plantes les dispositions spiralée et opposée décussée sont les plus répandues, la sélection naturelle les a favorisées car elles s’avèrent être les plus efficaces pour limiter au maximum le recouvrement des feuilles d’un nœud à l’autre et ainsi optimiser la captation de l’énergie lumineuse. De plus, la disposition spiralée à comme avantage supplémentaire de permettre une meilleure circulation des gaz. Costus sp (Guyane)

Les vrilles foliaires

Stipules (Smilax aspera) Feuille

Stipules

Foliole (Vicia sativa)

Feuilles entière (Lathyrus aphaca)

Les phyllodes

Feuille bipennée Phyllode

Phyllodes

Acacia implexa

Phyllodes et vrille du pois de senteur (Lathyrus grandiflorus)

Aréole (rameau court)

Feuilles d’Opuntia

Glochides (trichome)

Rameau long

Pointe d’une glochide Épines (feuilles)

Aréole

Stipules épineuses de l’acacia ou robinier (Robinia pseudacacia)

Stipules

Modification : carnivorie R. p. 788-789

Feuilles piège de dionée (Dionea muscipula)

Feuilles en urne de Nepanthes

Feuilles piège d’Aldrovanda vesiculosa

Feuilles « grasses » de l’orpin blanc (Sedum album)

Parenchyme aquifère

Feuilles et multiplication végétative

Nouveaux clones = apomixie par Multiplication végétative

Kalanchoe tubiblora

Domatie (stipules transformées) d’Acacia drepanocarpa

PLAN  IV. Les organes de la reproduction : fleur graine et fruit. • A. Définitions, généralités, morphologie florale • B. Appareil reproducteur mâle • 1°) L’étamine • 2°) le pollen

• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

PLAN  IV. Les organes de la reproduction : fleur graine et fruit. • A. Définitions, généralités, morphologie florale • B. Appareil reproducteur mâle • 1°) L’étamine • 2°) le pollen

• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Fleur, fruit, graine : les organes de la reproduction

Comme tous les organismes vivants, les végétaux et plus spécialement les angiospermes ont une reproduction sexuée. Elle fait intervenir un organe reproducteur : la fleur ainsi que des organes de dissémination : le fruit et/ou la graine qui est aussi un organe de résistance et de dormance dans le cycle de développement.

Définitions

 Fleur (nf. lat. Flos) : Organe reproducteur des angiosperme correspondant en un ensemble de feuilles modifiées.  Fruit (nm. lat. fructus): Résultat de la transformation du gynécée après la fécondation. Le fruit contient et est chargé de la protection et de la dissémination des graines.  Graine (nf. lat. granum) : Résultat de la transformation d’un ovule après la fécondation, chez les spermaphytes.

Morphologie florale Pièces stériles périanthe

Étamine  = Androcée

Pétale  = Corolle Sépale  = Calice

Carpelle  = Gynécée

Pièces fertiles

Réceptacle floral Pédoncule floral Préfeuilles Bractée florale

Coupe longitudinale d ’une fleur ‘ type’ d ’Angiosperme

Axe inflorescentiel

Morphologie florale (2) Périanthe (2 cycles de tépales) Lilium bulbiferum (Liliaceae)

Stigmates Anthère

26/01/2012

III.C.

La fleur d’Ellebore (Helleborus foetidus)

PLAN  IV. Les organes de la reproduction : fleur graine et fruit. • A. Définitions, généralités, morphologie florale • B. Appareil reproducteur mâle • 1°) L’étamine • 2°) le pollen

• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Morphologie de l’étamine Pollen Connectif Anthère

Sac pollinique

1 Anthère = 2 loges = 4 sacs polliniques

Filet

CT Anthère de lis (Lilium candidum) immature Epiderme

Faisceau vasculaire

Assise mécanique

Assises transitoires Assise nourricière (=Tapis) Pollen

Future zone de déhiscence

Maturation de l’anthère

C, connectif; E, épiderme; En, Assise mécanique (=endothecium); ML, Assises transitoires; S, septum; St & StR, zone de déhiscence (stomium); T, Assise nourricière = Tapis (Tapetum); Td, tétrades de microspores; TPG, Grain de pollen tricellulaire; V, Faisceau vasculaire.

PLAN  IV. Les organes de la reproduction : fleur graine et fruit. • A. Définitions, généralités, morphologie florale • B. Appareil reproducteur mâle • 1°) L’étamine • 2°) le pollen

• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Pollens monocolpés (anasulqués)

Magnoliaceae

Annonaceae

Electronographie d’un grain de Pollen de Saintpaulia Aperture

Paroi

Intine Exine

Noyau germinatif

Noyau végétatif Protoplaste Mitochondrie

Types d ’apertures des pollens d ’Angiospermes

anasulqué

anatrichotomosulqué

inaperturé

catasulqué

zonasulculé

anaulcéré

disulculé

pantaforé

zonaporé colpé

Pollen paléoclimat et paléo-environnement

échantillonnage dans une tourbière

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Coupe longitudinale de carpelle uniovulé Pollen ‘ germé ’

Stigmate

Anthère

Filet

Style

Tube pollinique Paroi ovarienne Funicule Sac embryonnaire Nucelle Téguments (2) OVULE

Micropyle Hile

Cavité ovarienne Ovule CARPELLE

CL ovule Lis

Téguments

Nucelle Sac embryonnaire (stade 4 cellules)

Funicule Micropyle

Schéma de l’ovule des angiospermes Micropyle

Noyaux polaires

Antipodes (3)

Nucelle Téguments Hile Funicule

Sac embryonnaire (n)

Oosphère (=gamète femelle) Synergides (2)

Origine hypothétique du capelle

Ovules

Macrosporophylle

Carpelle

3 carpelles soudés

CT carpelle lis

Placenta

Paroi

Anatomie CT gynécée de lis Ovule

Téguments Nucelle

Paroi

Sac embryonnaire

PLAN  IV. Les organes de la reproduction : fleur graine et fruit. • A. Définitions, généralités, morphologie florale • B. Appareil reproducteur mâle • 1°) L’étamine • 2°) le pollen

• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Relation entre les carpelles : apocarpie/syncarpie Dérivé

Paracarpe

Lysicarpe

Eusyncarpe

Ancestral Apocarpe

PLACENTATION

Axile (g. eusyncarpe)

Centrale (g. lysicarpe)

Nervure carpellaire Placenta

Pariétale (g. paracarpe)

Basale

Marginale (g. apocarpe)

Apicale

Position de l’ovaire

Gynécée semi-infère Hypanthe (=conceptacle) développé Fleur hypo-épigyne Réceptacle

Gynécée supère Réceptacle plan Fleur hypogyne

Ancestral

Gynécée supère Hypanthe (=conceptacle) développé Fleur périgyne

Dérivé

Gynécée infère Hypanthe (=conceptacle) développé Fleur épigyne

Gynécée supère à 5 carpelles apocarpe 5C

Helleborus viridis

Gynécée infère à 3 carpelles syncarpes (paracarpes)

Spathoglottis sp.

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

EVOLUTIONS DE LA STUCTURE FLORALE  Caractères ancestraux : • • •

 Caractères dérivés : • • •

• • • • • •

Fleur spiralée Actinomorphe Nombres de pièce par cycle indéfini (ou trimère ?). Pièces libres entre elles Etamines laminaires Anthère dithèque Thalamus Gynécée supère Gynécée pluricarpellé, apocarpe

• •

Ovule crassinucellé, bitegminé. Embryon gros, dicotylé

• •

• • • • • •

Fleur cyclique Zygomorphe Nombre de pièce par cycle défini, faible, pentamère. Pièces soudées entre elles Etamines à filet différencié Anthère monothèque Hypanthe. Gynécée infère. Gynécée uni- ou paucicarpellé, syncarpe. Ovules tenuinucellé, unitegminé. Embryon petit, unicotylé.

Une fleur « primitive » : Magnolia grandiflora

∞ C en spirale

Fleur actinomorphe

Périanthe à pièces indifférenciées Insérées en spirale et en nombre indéfini et libres entre elles.

∞ E en spirale

Une fleur « classique » : le Lin (Linum usitatissimum)

Androcée cyclique (5 étamines)

Fleur pentamère. Pièces du Périanthe cycliques libres entre elles

Gynécée cyclique (5 carpelles) soudés (eusyncarpe)

Fleur actinomorphe

Androcée cyclique (5 étamines)

Périanthe double cyclique, hétérochlamydé à pièces libres Gynécée cyclique à 5 carpelles soudés (eusyncarpe)

Styles et stigmates libres

Gynécée cyclique (5 carpelles) soudés (eusyncarpe)

Androcée cyclique (5 étamines)

Une fleur « évoluée » : Le Muflier (Antirrhinum majus)

Corolle à pétales soudés (= sympétale)

Plan de symétrie unique (Zygomorphie)

2

1

3

4

5

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Cycle de reproduction des angiospermes R. p. 596

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Le passage du pollen à l’ovule : la pollinisation et la fécondation…

? Ovule Pollen

Pollinisation entomogame

Pollinisation anémogame

Ornithogamie…

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Germination du pollen Grain de pollen Stigmate

De la pollinisation…

Cellule végétative

Anthérozoïdes Pollen (n) (gamètes mâles)

Germination du pollen Tube pollinique

… à la double fécondation Zygote (2n) Albumen (3n)

Double fécondation

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

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Evolution de l’ovule après la fécondation

Après la fécondation l’ovule se transforme en graine : • Le zygote devient un embryon • L’albumen peut se développer en un tissu de réserve (graine albuminée) ou disparaître et alors les réserves s’accumulent dans le nucelle (graine à périsperme) ou l’embryon lui-même (graine exalbuminée). • La graine se déshydrate et l’embryon rentre en dormance.

Morphologie de la graine de ricin (Ricinus communis)

Hile Raphé

Albumen

Cotylédon

Embryon

Téguments Caroncule (au niveau du micropyle)

Morphologie de la graine de haricot (Phaseolus vulgaris) Téguments (Spermoderme)

Micropyle Hile Plumule Hypocotyle Radicule Cotylédon

Téguments

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Le fruit

Le fruit provient de l’évolution de la paroi de l’ovaire du gynécée après la fécondation. Cette enveloppe prend le nom de péricarpe. Le péricarpe se décompose en trois couches plus ou moins distinctes : • L’épicarpe, plus externe • Le mésocarpe • L’endocarpe, plus interne.

De la fleur au fruit…. La tomate.

Typologie des fruits  1 carpelle : Fruits simples apocarpiques. • Péricarpe sec, indéhiscent, une seule graine………Akène, Samare… • Péricarpe sec, déhiscent, plusieurs graines…………Gousse, follicule… • Péricarpe charnu, endocarpe lignifié……………………Drupe

 Plusieurs carpelles soudés : Fruit simple syncarpique. • • • •

Péricarpe sec, indéhiscent, une seul graine…… noix, cypselle, caryopse… Péricarpe sec se débitant en articles monospermes…schizocarpes Péricarpe sec, déhiscent, plusieurs graines……. Capsules, siliques… Péricarpe charnu, endocarpe membraneux…....Baie s.l.

 Plusieurs carpelles libres. Fruits multiples • Péricarpe sec, indéhiscent, une seule graine………polyakène… • Péricarpe sec, déhiscent, plusieurs graines…………polyfollicule… • Péricarpe charnu, endocarpe lignifié…………………..polydrupe

 D’autres parties de la fleurs impliquées dans le fruit : Faux fruits • Fraise, Ananas, Pomme, Figue (sycone), Cynorhodon, mûre (sorose)

Diversité des fruits (1)

Diversité des fruits (2) Epicarpe Méso- et endocarpe

Graine

Les faux-fruits

Modalités de la dissémination des graines et des fruits  Autochorie : la plante dissémine activement ses graines : concombre de mer, impatience, arachide.  Barochorie : seule la pesanteur intervient : chêne, châtaignier, marronnier…  Anémochorie : la graine ou le fruit est pris en charge par le vent : pissenlit, épilobe, érable…  Hydrochorie : les fruits sont disséminées par l’eau : posidonie, cocotier…  Zoochorie : les animaux disséminent les fruits : • Ectozoochorie : bardane, gratteron, vipérine, pêche… • Endozoochorie : groseille, fraise, ananas, framboise…

 Myrmécochorie : concerne les graines à caroncule, zoochorie particulière assurée par les fourmis : genêt, ricin, violette…

Dissémination des fruits…

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• C. Appareil reproducteur femelle • 1°) Carpelle et ovule • 2°) variation du gynécée

• D. Variation de la morphologie florale • E. Le cycle de développement d’une angiosperme • • • • •

1°) Généralités 2°) La pollinisation 3°) De la pollinisation à la fécondation. 4°) La graine 5°) Le fruit et la dissémination

• F. La germination… Et tout recommence.

Germination épigée et hypogée Cotylédons

Cotylédons au dessus du sol Germination épigée

Cotylédons restant sous le sol Germination hypogée

La germination épigée du haricot

R. p. 764

Le caryopse de maïs, une semence de monocotylédone

CL Caryopse de maïs Péricarpe et tégument de graine

Scutellum = cotylédon Albumen Embryon

CL caryopse de maïs

Téguments du Caryopse (péricarpe + téguments graine

Couche à aleurone

Albumen

Coléorhize

Radicule

Jeunes feuilles

Coléoptile

Scutelum (=cotylédon)

Germination hypogée du caryopse de maïs (1) R. p. 764

Germination du caryopse de maïs (2) pf

co co

ra

co cr

ra

rp

co : Coléoptile cr : Coléorhize pf : premières feuilles ra : racines adventives rp : racine principale ti : tige

rp

cr

rp

ti

Et tout recommence…

Germination de cocotier, dernier plan du film de Terrence Malick, « The Thin Red Line », 1998

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