agriculture : reproduction des plantes

Modes de reproduction des plantes à fleurs

La reproduction des végétaux comme la reproduction des animaux peut-être sexuée ou asexuée.

Reproduction sexuée

Dans le cas de la reproduction sexuée, le développement commence par une cellule unique, l’œuf qui résulte de l’union d’un gamète mâle et d’un gamète femelle, c’est la fécondation. A partir de cette cellule œuf se développe un nouvel organisme différent des parents.

* De la fleur à la graine

Chez les végétaux à fleurs (Angiospermes), la fleur est constituée de sépales formant le calice, de pétales formant la corolle, du réceptacle (extrémité renflée où s’insèrent les pièces florales) et de l’organe de reproduction : les étamines (organes mâles), chaque étamine est constitué d’un filet terminé par une anthère contenant les grains de pollen où se trouvent les cellules reproductrices mâles, et le pistil (organe femelle) qui comprend un ovaire contenant l’ovule et surmonté d’un style terminé par un stigmate. 

Chez les plantes à fleurs, la formation du fruit nécessite une pollinisation et une double fécondation. La pollinisation est le transport du pollen sur le stigmate du pistil. Le grain de pollen (gamétophyte mâle) germe sur le stigmate, émet un tube pollinique qui pénètre dans l’ovaire jusqu’à l’ovule par le style. Deux cellules sexuelles mâles se différencient dans le tube : l’une fusionne avec l’oosphère (gamète femelle) pour donner la cellule œuf 1 qui se divise et donne la plantule ou germe ou embryon de la graine. La plantule dont la croissance est momentanément arrêtée par la déshydratation reprend son développement au de la germination ; l’autre cellule mâle féconde un ensemble de deux autres cellules de l’ovule pour donner la cellule œuf 2 qui évolue en réserves. L’embryon, les réserves et les téguments de l’ovule forment la graine. La paroi de l’ovaire se transforme en fruit.

La pollinisation diffère selon que la fleur est bisexuée ou unisexuée :

• fleur bisexuée (autogame), étamines et pistil sont présents

La pollinisation est directe si les étamines et le pistil sont mûrs en même temps, c’est une auto-pollinisation, assez rare ;

La pollinisation est indirecte ou croisée si les étamines et le pistil ne sont pas mûrs en même temps

Certaines fleurs peuvent avoir les deux types de pollinisation

• fleur unisexuée (allogame), soit les étamines, soit le pistil sont présents

Le pollen doit être déplacé de la fleur mâle à la fleur femelle, pollinisation croisée, les fleurs mâles peuvent être sur des plans différents (dattier) ou sur un même plan (maïs). La pollinisation peut se faire :

– par les insectes qui en butinant les fleurs se poudrent de pollen et le transporte vers d’autres fleurs ;

– par le vent, c’est le cas des graminées, du noisetier qui sont dépourvus de corolle et ne secrètent pas de nectar, de ce fait ils n’attirent pas les insectes. Les stigmates sont plumeux et récupèrent facilement le pollen, les étamines longues et souples libèrent beaucoup de grains de pollen.

* Le fruit

Le vrai fruit est un organe contenant les graines et provenant de l’ovaire. Il comprend trois parties de l’extérieur vers l’intérieur : l’épicarde ; le mésocarde gorgé de réserves donne un fruit charnu, sans réserves donne un fruit sec ; l’endocarde qui se liquéfie donne un fruit charnu à noyau, s’il ne se liquéfie pas donne un fruit à pépins.

Il existe des « faux-fruits » et des « fruits composites » non issu de l’ovaire. Le faux-fruit, comme la fraise, est issu du réceptacle de la fleur qui est hypertrophié, les vrais fruits de la fraise sont les akènes (petits grains) à la surface. Chez un fruit composite, comme la pomme, en plus de l’ovaire, les pièces florales et le réceptacle participent à sa formation. 

Il existe des fruits sans graines (clémentine, raisin de table, tomate…) ou dont les graines sont avortées (banane…). Pour obtenir ces fruits, les voies diffèrent selon les espèces : pour les raisins sans graines (apyrénie), il y a fécondation mais on introduit un gène modificateur ; chez les agrumes, c’est une absence de fécondation (aspermie), il peut s’agir de mutation spontanée, de mutagenèse artificielle, de triploïdie, de gènes d’auto-incompatibilité génétique.

Graines et germination

La graine est formée : d’un embryon (germe ou plantule), de réserves nourricières, glucides (haricot, pois, blé, riz…), lipides (noix, tournesol…), protides (haricot, pois…), d’une enveloppe protectrice, le tégument. Les graines sont déshydratées au cours de leur maturation.

Chez les plantes dicotylédones (haricot, pois, pépin d’orange et de pomme…), le germe est constitué d’une radicule (future racine), d’une tigelle (future tige), d’une gemmule (deux feuilles et futur bourgeon) et de deux cotylédons (cotylédon = feuille primordiale ou germinale). Les réserves sont autour des cotylédons ou dans les cotylédons (haricot). Chez les les monocotylédones (céréales, poireau, asperge..), il n’y a qu’un cotylédon et la tigelle ne s’allonge pas et la gemmule donne la première feuille. 

La germination correspond à la sortie de la radicule qui s’enfonce dans le sol et donne la radicelle (petite racine). Chez certaines plantes, de bonnes conditions extérieures favorables (eau, air et température) sont suffisantes pour que la graine germe. Chez d’autres, malgré de bonnes conditions extérieures, la graine n’a pas atteint sa maturité et est inapte à germer, c’est la dormance (hivernale ou estivale). L’embryon se développe en une jeune plantule qui vit sur les réserves nutritives de la graine jusqu’à ce que ses premières feuilles lui permettent de réaliser la photosynthèse.

La dispersion des graines, séparation des graines (semence) de la plante mère peut se faire de deux façons : le fruit s’ouvre et laisse échapper les graines, fruits secs déhiscents ; le fruit et les graines se séparent de la plante mère, le fruit ne s’ouvre pas, fruit sec indéhiscent et fruit charnu. La semence est dispersée par projection, par le vent, par les animaux et l’homme.

* Sélection de semences

La reproduction sexuée, grâce à la fécondation croisée, permet la diversité génétique des plantes. Cette diversité génétique permet une sélection, sélection qui peut-être naturelle ou être le résultat d’un travail. Depuis le néolithique, l’Homme a sélectionné des plantes pour sa consommation. Ce travail de sélection s’est progressivement organisé et fût l’œuvre des agriculteurs. A la fin du XIXe siècle, certains agriculteurs sont devenus des semenciers. Les modes de sélection ont aussi évolué avec pour objectif d’obtenir des variétés plus homogènes, voire uniformes, ces semences sont dites certifiées. Lorsqu’elles sont ressemées par les agriculteurs on parle de « semences fermières ». Depuis quelques années, certains veulent conserver la biodiversité locale et sélectionnent et produisent leurs semences, « semences paysannes ». C’est à partir de lignées « pures » que s’est développée la technique des hybrides F1. Cette technique a pour objectif d’obtenir des plantes ayant des caractéristiques intéressantes provenant des deux variétés parentales. Elle est aisée quand les fleurs mâles et femelles sont séparées, comme pour le maïs, mais plus difficile dans le cas contraire. Les semenciers ont alors recours à la stérilisation mâle pour l’une des variétés. L’inconvénient majeur des hybrides est l’impossibilité de réutiliser ses propres semences. Il y a dissémination des caractères génétiques dans la deuxième génération.

Reproduction asexuée

Les cellules sexuelles n’interviennent pas dans cette reproduction, c’est une multiplication végétative qui donne une plante identique à la plante mère. Toutefois, chez de nombreuses plantes, les deux modes de reproduction peuvent exister chez une même plante. On distingue deux types de multiplication asexuée : naturelle ou artificielle.

Reproduction asexuée naturelle

De nouvelles plantes naissent à partir : 

* de tiges rampantes ou stolons (fraisier),

* de tiges souterraines : tubercules (pomme de terre), rhizomes (asperge),

* de bulbes uniquement chez les monocotylédones (ail, oignon).

Ce type de reproduction est plus rapide et plus sûr que celle de l’utilisation de graines car les réserves sont souvent abondantes. Elle peut avoir un caractère invasif, car peut s’étendre facilement.

Reproduction asexuée artificielle

Dans ce type de reproduction de nombreuses techniques existent :

* Le bouturage

à partir d’un organe ou d’un fragment d’organe isolé, une bouture, se reconstitue une nouvelle plante. Le plus souvent, il s’agit d’une tige pourvue de bourgeons et de feuilles mais tous les organes sont susceptibles d’être bouturés.

* Le marcottage

À partir de rameau enterré apparaissent des racines puis une tige, il suffit ensuite de séparer le nouveau plan.

* Le greffage

Des petits rameaux, les greffons, son implantés sur un arbre porte-greffe, cette technique permet de multiplier les arbres fruitiers.

* La culture in vitro ou en tube

Les cultures in vitro végétales sont des cultures d’explants de plantes, sur un milieu artificiel spécifique, dans des conditions stériles, dans un environnement contrôlé (température, pH et éclairement) et dans un espace réduit. Les explants peuvent être des parties d’organes ou des organes entiers (tige, feuille, racine, fleurs, etc.), des tissus, des pièces florales, des graines ou des embryons, des bourgeons ou des apex ou des méristèmes, des cellules somatiques ou sexuelles, des protoplastes. Cette technique peut être utilisée pour : reproduire à l’identique une plante et la multiplier en grande quantité ce qui réduit le coût de production et la mise rapide sur le marché, un plan de framboisier par les techniques classiques donne 50 descendants par an, avec la culture en tube on peut

en obtenir 50 000 ; préserver des espèces anciennes et/ou menacées, conserver la biodiversité ; élaborer de nouvelles variétés plus rapidement ; garder des plants stériles, obtenir des plantes saines et guérir les plantes de leurs maladies. Cette méthode est couramment utilisée pour de nombreuses plantes horticoles et aux arbres fruitiers.