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32.1 : Développement et structure de la reproduction - Biologie


Compétences à développer

  • Décrire les deux étapes du cycle de vie d'une plante
  • Comparer et contraster les gamétophytes mâles et femelles et expliquer comment ils se forment dans les angiospermes
  • Décrire les structures de reproduction d'une plante
  • Décrire les composants d'une fleur complète
  • Décrire le développement du microsporange et du mégasporange chez les gymnospermes

La reproduction sexuée a lieu avec de légères variations dans différents groupes de plantes. Le gamétophyte haploïde produit les gamètes mâles et femelles par mitose dans des structures multicellulaires distinctes. La fusion des gamètes mâles et femelles forme le zygote diploïde, qui se développe en sporophyte. Après avoir atteint la maturité, le sporophyte diploïde produit des spores par méiose, qui à leur tour se divisent par mitose pour produire le gamétophyte haploïde. Le nouveau gamétophyte produit des gamètes et le cycle continue. C'est l'alternance des générations, typique de la reproduction végétale (Figure (PageIndex{1})).

Le cycle de vie des plantes supérieures est dominé par le stade sporophyte, le gamétophyte étant porté sur le sporophyte. Chez les fougères, le gamétophyte est libre et sa structure est très distincte du sporophyte diploïde. Chez les bryophytes, comme les mousses, le gamétophyte haploïde est plus développé que le sporophyte.

Au cours de la phase végétative de croissance, les plantes augmentent de taille et produisent un système de pousses et un système racinaire. Lorsqu'elles entrent dans la phase de reproduction, certaines branches commencent à porter des fleurs. De nombreuses fleurs sont portées seules, tandis que certaines sont portées en grappes. La fleur est portée sur une tige appelée réceptacle. La forme, la couleur et la taille des fleurs sont uniques à chaque espèce et sont souvent utilisées par les taxonomistes pour classer les plantes.

Reproduction sexuée chez les angiospermes

Le cycle de vie des angiospermes suit l'alternance des générations expliquée précédemment. Le gamétophyte haploïde alterne avec le sporophyte diploïde au cours du processus de reproduction sexuée des angiospermes. Les fleurs contiennent les structures de reproduction de la plante.

Structure florale

Une fleur typique a quatre parties principales - ou verticilles - appelées calice, corolle, androcée et gynécée (Figure (PageIndex{2})). Le verticille le plus externe de la fleur a des structures vertes et feuillues appelées sépales. Les sépales, collectivement appelés calice, aident à protéger le bourgeon non ouvert. Le deuxième verticille est composé de pétales, généralement de couleur vive, appelés collectivement la corolle. Le nombre de sépales et de pétales varie selon que la plante est monocotylédone ou dicotylédone. Chez les monocotylédones, les pétales sont généralement au nombre de trois ou de multiples de trois ; chez les dicotylédones, le nombre de pétales est de quatre ou cinq, ou multiples de quatre et cinq. Ensemble, le calice et la corolle sont connus sous le nom de périanthe. Le troisième verticille contient les structures reproductrices mâles et est connu sous le nom d'androcée. L'androcée a des étamines avec des anthères qui contiennent les microsporanges. Le groupe de structures le plus interne de la fleur est le gynécée, ou le ou les composants reproducteurs femelles. Le carpelle est l'unité individuelle du gynécée et possède un stigmate, un style et un ovaire. Une fleur peut avoir un ou plusieurs carpelles.

Connexion artistique

Si l'anthère manque, quel type de structure de reproduction la fleur sera-t-elle incapable de produire ? Quel terme est utilisé pour décrire une fleur incomplète dépourvue d'androcée ? Quel terme décrit une fleur incomplète dépourvue de gynécée ?

Si les quatre verticilles (le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée) sont présents, la fleur est décrite comme complète. Si l'une des quatre parties est manquante, la fleur est dite incomplète. Les fleurs qui contiennent à la fois un androcée et un gynécée sont appelées parfaites, androgynes ou hermaphrodites. Il existe deux types de fleurs incomplètes : les fleurs staminées ne contiennent qu'un androcée, et les fleurs carpelles n'ont qu'un gynécée (Figure (PageIndex{3})).

Si les fleurs mâles et femelles sont portées sur la même plante, l'espèce est dite monoïque (ce qui signifie « une maison ») : des exemples sont le maïs et le pois. Les espèces dont les fleurs mâles et femelles sont portées sur des plantes séparées sont appelées dioïques, ou « deux maisons », dont des exemples sont C. papaye et Cannabis. L'ovaire, qui peut contenir un ou plusieurs ovules, peut être placé au-dessus d'autres parties de la fleur, ce qui est appelé supérieur ; ou, il peut être placé en dessous des autres parties de la fleur, appelées inférieures (Figure (PageIndex{4})).

Gametophyte mâle (le grain de pollen)

Le gamétophyte mâle se développe et atteint sa maturité dans une anthère immature. Dans les organes reproducteurs mâles d'une plante, le développement du pollen a lieu dans une structure connue sous le nom de microsporange (Figure (PageIndex{5})). Les microsporanges, généralement bilobés, sont des sacs polliniques dans lesquels les microspores se développent en grains de pollen. Ceux-ci se trouvent dans l'anthère, qui se trouve au bout de l'étamine, le long filament qui soutient l'anthère.

Au sein du microsporange, la cellule mère des microspores se divise par méiose pour donner naissance à quatre microspores, dont chacune formera finalement un grain de pollen (Figure (PageIndex{6})). Une couche interne de cellules, connue sous le nom de tapetum, fournit la nutrition aux microspores en développement et contribue aux composants clés de la paroi pollinique. Les grains de pollen matures contiennent deux cellules : une cellule générative et une cellule du tube pollinique. La cellule générative est contenue dans la plus grande cellule du tube pollinique. Lors de la germination, la cellule tubulaire forme le tube pollinique à travers lequel la cellule générative migre pour entrer dans l'ovaire. Lors de son transit à l'intérieur du tube pollinique, la cellule générative se divise pour former deux gamètes mâles (cellules spermatiques). À maturité, les microsporanges éclatent, libérant les grains de pollen de l'anthère.

Chaque grain de pollen a deux enveloppes : l'exine (couche externe plus épaisse) et l'intine (Figure (PageIndex{6})). L'exine contient de la sporopollénine, une substance imperméabilisante complexe fournie par les cellules du tapis. La sporopollénine permet au pollen de survivre dans des conditions défavorables et d'être transporté par le vent, l'eau ou des agents biologiques sans subir de dommages.

Gametophyte femelle (le sac embryonnaire)

Bien que les détails puissent varier d'une espèce à l'autre, le développement global du gamétophyte femelle comporte deux phases distinctes. Premièrement, dans le processus de mégasporogenèse, une seule cellule du mégasporange diploïde - une zone de tissu dans les ovules - subit une méiose pour produire quatre mégaspores, dont une seule survit. Au cours de la deuxième phase, la mégagamétogénèse, la mégaspore haploïde survivante subit une mitose pour produire un gamétophyte femelle à huit noyaux et sept cellules, également connu sous le nom de mégagamétophyte ou sac embryonnaire. Deux des noyaux, les noyaux polaires, se déplacent vers l'équateur et fusionnent, formant une seule cellule centrale diploïde. Cette cellule centrale fusionne plus tard avec un spermatozoïde pour former l'endosperme triploïde. Trois noyaux se positionnent à l'extrémité du sac embryonnaire opposée au micropyle et se développent en cellules antipodales, qui dégénèrent ensuite. Le noyau le plus proche du micropyle devient le gamète femelle, ou ovule, et les deux noyaux adjacents se développent en cellules synergides (Figure (PageIndex{7})). Les synergides aident à guider le tube pollinique pour une fécondation réussie, après quoi ils se désintègrent. Une fois la fécondation terminée, le zygote diploïde résultant se développe en embryon et l'ovule fécondé forme les autres tissus de la graine.

Un tégument à double couche protège le mégasporange et, plus tard, le sac embryonnaire. Le tégument se développera dans le tégument après la fécondation et protégera la graine entière. La paroi de l'ovule fera partie du fruit. Les téguments, tout en protégeant le mégasporange, ne l'enferment pas complètement, mais laissent une ouverture appelée micropyle. Le micropyle permet au tube pollinique d'entrer dans le gamétophyte femelle pour la fécondation.

Connexion artistique

Un sac embryonnaire manque les synergides. Quel impact spécifique pensez-vous que cela aura sur la fertilisation ?

  1. Le tube pollinique sera incapable de se former.
  2. Le tube pollinique se formera mais ne sera pas guidé vers l'œuf.
  3. La fécondation ne se produira pas car le synergide est l'œuf.
  4. La fécondation se produira mais l'embryon ne pourra pas se développer.

Reproduction Sexuelle chez les Gymnospermes

Comme pour les angiospermes, le cycle de vie d'un gymnosperme est également caractérisé par une alternance de générations. Chez les conifères comme les pins, la partie feuillue verte de la plante est le sporophyte, et les cônes contiennent les gamétophytes mâles et femelles (Figure (PageIndex{8})). Les cônes femelles sont plus gros que les cônes mâles et sont positionnés vers le haut de l'arbre ; les petits cônes mâles sont situés dans la partie inférieure de l'arbre. Parce que le pollen est répandu et soufflé par le vent, cet arrangement rend difficile l'autopollinisation d'un gymnosperme.

Gétophyte mâle

Un cône mâle a un axe central sur lequel sont attachées des bractées, un type de feuille modifiée. Les bractées sont connues sous le nom de microsporophylles (Figure (PageIndex{9})) et sont les sites où les microspores vont se développer. Les microspores se développent à l'intérieur du microsporange. Au sein du microsporange, des cellules appelées microsporocytes se divisent par méiose pour produire quatre microspores haploïdes. En outre, la mitose de la microspore produit deux noyaux : le noyau générateur et le noyau du tube. À maturité, le gamétophyte mâle (pollen) est libéré des cônes mâles et est transporté par le vent pour atterrir sur le cône femelle.

Lien vers l'apprentissage

Regardez cette vidéo pour voir un cèdre libérer son pollen dans le vent.

Gétophyte femelle

Le cône femelle a également un axe central sur lequel sont présentes des bractées appelées mégasporophylles (Figure (PageIndex{9})). Dans le cône femelle, des cellules mères de mégaspores sont présentes dans le mégasporange. La cellule mère de la mégaspore se divise par méiose pour produire quatre mégaspores haploïdes. L'une des mégaspores se divise pour former le gamétophyte femelle multicellulaire, tandis que les autres se divisent pour former le reste de la structure. Le gamétophyte femelle est contenu dans une structure appelée archégone.

Processus de reproduction

En atterrissant sur le cône femelle, la cellule tubulaire du pollen forme le tube pollinique, à travers lequel la cellule générative migre vers le gamétophyte femelle à travers le micropyle. Il faut environ un an pour que le tube pollinique se développe et migre vers le gamétophyte femelle. Le gamétophyte mâle contenant la cellule générative se divise en deux noyaux de spermatozoïdes, dont l'un fusionne avec l'ovule, tandis que l'autre dégénère. Après la fécondation de l'œuf, le zygote diploïde est formé, qui se divise par mitose pour former l'embryon. Les écailles des cônes sont fermées pendant le développement de la graine. La graine est recouverte d'un tégument dérivé du sporophyte femelle. Le développement des graines prend encore un à deux ans. Une fois que la graine est prête à être dispersée, les bractées des cônes femelles s'ouvrent pour permettre la dispersion de la graine ; aucune formation de fruit n'a lieu car les graines de gymnosperme n'ont pas de couverture.

Angiospermes contre Gymnospermes

La reproduction des gymnospermes diffère de celle des angiospermes à plusieurs égards (Figure (PageIndex{10})). Chez les angiospermes, le gamétophyte femelle existe dans une structure fermée, l'ovule, qui se trouve à l'intérieur de l'ovaire ; chez les gymnospermes, le gamétophyte femelle est présent sur les bractées exposées du cône femelle. La double fécondation est un événement clé dans le cycle de vie des angiospermes, mais est totalement absente chez les gymnospermes. Les structures gamétophytes mâles et femelles sont présentes sur des cônes mâles et femelles séparés chez les gymnospermes, alors que chez les angiospermes, elles font partie de la fleur. Enfin, le vent joue un rôle important dans la pollinisation des gymnospermes car le pollen est soufflé par le vent pour atterrir sur les cônes femelles. Bien que de nombreux angiospermes soient également pollinisés par le vent, la pollinisation animale est plus courante.

Lien vers l'apprentissage

Visitez ce site Web pour visionner une animation du processus de double fécondation des angiospermes.

Sommaire

La fleur contient les structures reproductrices d'une plante. Toutes les fleurs complètes contiennent quatre verticilles : le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée. Les étamines sont constituées d'anthères, dans lesquelles les grains de pollen sont produits, et d'un brin de soutien appelé filament. Le pollen contient deux cellules, une cellule générative et une cellule tubulaire, et est recouvert de deux couches appelées intine et exine. Les carpelles, qui sont les structures reproductrices femelles, se composent du stigmate, du style et de l'ovaire. Le gamétophyte femelle est formé à partir des divisions mitotiques de la mégaspore, formant un sac ovulaire à huit noyaux. Ceci est couvert par une couche connue sous le nom de tégument. Le tégument contient une ouverture appelée micropyle, à travers laquelle le tube pollinique pénètre dans le sac embryonnaire.

Le sporophyte diploïde des angiospermes et des gymnospermes est le stade visible et de longue durée du cycle de vie. Les sporophytes différencient des structures de reproduction spécialisées appelées sporanges, qui sont dédiées à la production de spores. Le microsporange contient des cellules mères de microspores, qui se divisent par méiose pour produire des microspores haploïdes. Les microspores se développent en gamétophytes mâles qui sont libérés sous forme de pollen. Le mégasporange contient des cellules mères de mégaspores, qui se divisent par méiose pour produire des mégaspores haploïdes. Une mégaspore se développe en un gamétophyte femelle contenant un œuf haploïde. Un nouveau sporophyte diploïde se forme lorsqu'un gamète mâle d'un grain de pollen pénètre dans le sac de l'ovule et féconde cet œuf.

Connexions artistiques

[lien] Si l'anthère est manquante, quel type de structure de reproduction la fleur sera-t-elle incapable de produire ? Quel terme est utilisé pour décrire une fleur qui est normalement dépourvue d'androcée ? Quel terme décrit une fleur dépourvue de gynécée ?

[lien] Pollen (ou sperme); carpelle; étamine.

[lien] Il manque les synergides à un sac embryonnaire. Quel impact spécifique pensez-vous que cela aura sur la fertilisation ?

  1. Le tube pollinique sera incapable de se former.
  2. Le tube pollinique se formera mais ne sera pas guidé vers l'œuf.
  3. La fécondation n'aura pas lieu car le synergide est l'œuf.
  4. La fécondation se produira mais l'embryon ne pourra pas se développer.

[lien] B : Le tube pollinique va se former mais ne sera pas guidé vers l'œuf.

Glossaire

androcée
somme de toutes les étamines d'une fleur
antipodes
les trois cellules éloignées du micropyle
exine
enveloppe extérieure de pollen
gamétophyte
stade multicellulaire de la plante qui donne naissance à des gamètes ou spores haploïdes
gynécée
la somme de tous les carpelles d'une fleur
intin
doublure intérieure du pollen
mégagamétogénèse
deuxième phase du développement du gamétophyte femelle, au cours de laquelle la mégaspore haploïde survivante subit une mitose pour produire un gamétophyte femelle à huit noyaux et sept cellules, également connu sous le nom de mégagamétophyte ou sac embryonnaire.
mégasporange
tissu trouvé dans l'ovaire qui donne naissance au gamète ou à l'œuf femelle
mégasporogenèse
première phase du développement des gamétophytes femelles, au cours de laquelle une seule cellule du mégasporange diploïde subit une méiose pour produire quatre mégaspores, dont une seule survit
mégasporophylle
bractée (un type de feuille modifiée) sur l'axe central d'un gamétophyte femelle
micropyle
ouverture sur le sac de l'ovule par laquelle le tube pollinique peut entrer
microsporange
tissu qui donne naissance aux microspores ou au grain de pollen
microsporophylle
axe central d'un cône mâle sur lequel sont attachées des bractées (un type de feuille modifiée)
périanthe
(également, pétale ou sépale) partie de la fleur constituée du calice et/ou de la corolle ; forme l'enveloppe extérieure de la fleur
noyaux polaires
trouvé dans le sac de l'ovule; la fusion avec un spermatozoïde forme l'endosperme
sporophyte
stade diploïde multicellulaire chez les plantes qui se forme après la fusion de gamètes mâles et femelles
synergique
type de cellule trouvée dans le sac de l'ovule qui sécrète des produits chimiques pour guider le tube pollinique vers l'œuf

Une fleur typique a quatre parties principales - ou verticilles - appelées calice, corolle, androcée et gynécée (Figure). Le verticille le plus externe de la fleur a des structures vertes et feuillues appelées sépales. Les sépales, collectivement appelés calice, aident à protéger le bourgeon non ouvert. Le deuxième verticille est composé de pétales, généralement de couleur vive, appelés collectivement la corolle. Le nombre de sépales et de pétales varie selon que la plante est monocotylédone ou dicotylédone. Chez les monocotylédones, les pétales sont généralement au nombre de trois ou de multiples de trois chez les dicotylédones, le nombre de pétales est de quatre ou cinq, ou de multiples de quatre et cinq. Ensemble, le calice et la corolle sont connus sous le nom de périanthe. Le troisième verticille contient les structures reproductrices mâles et est connu sous le nom d'androcée. L'androcée a des étamines avec des anthères qui contiennent les microsporanges. Le groupe de structures le plus interne de la fleur est le gynécée, ou le ou les composants reproducteurs femelles. Le carpelle est l'unité individuelle du gynécée et a un stigmate, un style et un ovaire. Une fleur peut avoir un ou plusieurs carpelles.

Connexion artistique

Les quatre parties principales de la fleur sont le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée. L'androcée est la somme de tous les organes reproducteurs mâles et le gynécée est la somme des organes reproducteurs femelles. (crédit : modification d'œuvre par Mariana Ruiz Villareal)

Si l'anthère manque, quel type de structure de reproduction la fleur sera-t-elle incapable de produire ? Quel terme est utilisé pour décrire une fleur incomplète dépourvue d'androcée ? Quel terme décrit une fleur incomplète dépourvue de gynécée ?

Si les quatre verticilles (le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée) sont présents, la fleur est décrite comme complète. Si l'une des quatre parties est manquante, la fleur est dite incomplète. Les fleurs qui contiennent à la fois un androcée et un gynécée sont appelées parfaites, androgynes ou hermaphrodites. Il existe deux types de fleurs incomplètes : les fleurs staminées ne contiennent qu'un androcée et les fleurs carpelles n'ont qu'un gynécée (Figure).

Le plant de maïs a des fleurs staminées (mâles) et carpelles (femelles). Les fleurs staminées, regroupées dans la panicule à l'extrémité de la tige, produisent des grains de pollen. Les fleurs carpelles sont groupées dans les épis immatures. Chaque brin de soie est un stigmate. Les grains de maïs sont des graines qui se développent sur l'épi après la fécondation. La tige et la racine inférieures sont également représentées.

Si les fleurs mâles et femelles sont portées sur la même plante, l'espèce est dite monoïque (ce qui signifie « une maison ») : des exemples sont le maïs et le pois. Les espèces dont les fleurs mâles et femelles sont portées sur des plantes séparées sont appelées dioïques, ou « deux maisons », dont des exemples sont C. papaye et Cannabis. L'ovaire, qui peut contenir un ou plusieurs ovules, peut être placé au-dessus d'autres parties de la fleur, appelées supérieures ou, il peut être placé en dessous des autres parties de la fleur, appelées inférieures (Figure).

Le (a) lis est une fleur supérieure, qui a l'ovaire au-dessus des autres parties de la fleur. (b) Le fuchsia est une fleur inférieure, qui a l'ovaire sous les autres parties de la fleur. (crédit a photo : modification de l'oeuvre par Benjamin Zwittnig crédit b photo : modification de l'oeuvre par "Koshy Koshy"/Flickr)


Résumé de la section

La fleur contient les structures reproductrices d'une plante. Toutes les fleurs complètes contiennent quatre verticilles : le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée. Les étamines sont constituées d'anthères, dans lesquelles les grains de pollen sont produits, et d'un brin de soutien appelé filament. Le pollen contient deux cellules, une cellule générative et une cellule tubulaire, et est recouvert de deux couches appelées intine et exine. Les carpelles, qui sont les structures reproductrices femelles, se composent du stigmate, du style et de l'ovaire. Le gamétophyte femelle est formé à partir des divisions mitotiques de la mégaspore, formant un sac ovulaire à huit noyaux. Ceci est couvert par une couche connue sous le nom de tégument. Le tégument contient une ouverture appelée micropyle, à travers laquelle le tube pollinique pénètre dans le sac embryonnaire.

Le sporophyte diploïde des angiospermes et des gymnospermes est le stade visible et de longue durée du cycle de vie. Les sporophytes différencient des structures de reproduction spécialisées appelées sporanges, qui sont dédiées à la production de spores. Le microsporange contient des cellules mères de microspores, qui se divisent par méiose pour produire des microspores haploïdes. Les microspores se développent en gamétophytes mâles qui sont libérés sous forme de pollen. Le mégasporange contient des cellules mères de mégaspores, qui se divisent par méiose pour produire des mégaspores haploïdes. Une mégaspore se développe en un gamétophyte femelle contenant un œuf haploïde. Un nouveau sporophyte diploïde se forme lorsqu'un gamète mâle d'un grain de pollen pénètre dans le sac de l'ovule et féconde cet œuf.


32.1 : Développement et structure de la reproduction - Biologie

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Décrire les deux étapes du cycle de vie d'une plante
  • Comparer et contraster les gamétophytes mâles et femelles et expliquer comment ils se forment dans les angiospermes
  • Décrire les structures de reproduction d'une plante
  • Décrire les composants d'une fleur complète
  • Décrire le développement du microsporange et du mégasporange chez les gymnospermes

La reproduction sexuée a lieu avec de légères variations dans différents groupes de plantes. Les plantes ont deux stades distincts dans leur cycle de vie : le stade gamétophyte et le stade sporophyte. Le gamétophyte haploïde produit les gamètes mâles et femelles par mitose dans des structures multicellulaires distinctes. La fusion des gamètes mâles et femelles forme le zygote diploïde, qui se développe en sporophyte. Après avoir atteint la maturité, le sporophyte diploïde produit des spores par méiose, qui à leur tour se divisent par mitose pour produire le gamétophyte haploïde. Le nouveau gamétophyte produit des gamètes et le cycle continue. C'est l'alternance des générations, et c'est typique de la reproduction des plantes ((Figure)).

Figure 1. L'alternance des générations chez les angiospermes est représentée dans ce diagramme. (crédit : modification de l'œuvre par Peter Coxhead)

Le cycle de vie des plantes supérieures est dominé par le stade sporophyte, le gamétophyte étant porté sur le sporophyte. Chez les fougères, le gamétophyte est libre et sa structure est très distincte du sporophyte diploïde. Chez les bryophytes, comme les mousses, le gamétophyte haploïde est plus développé que le sporophyte.

Au cours de la phase végétative de croissance, les plantes augmentent de taille et produisent un système de pousses et un système racinaire. Lorsqu'elles entrent dans la phase de reproduction, certaines branches commencent à porter des fleurs. De nombreuses fleurs sont portées seules, tandis que certaines sont portées en grappes. La fleur est portée sur une tige appelée réceptacle. La forme, la couleur et la taille des fleurs sont uniques à chaque espèce et sont souvent utilisées par les taxonomistes pour classer les plantes.

Reproduction sexuée chez les angiospermes

Le cycle de vie des angiospermes suit l'alternance des générations expliquée précédemment. Le gamétophyte haploïde alterne avec le sporophyte diploïde au cours du processus de reproduction sexuée des angiospermes. Les fleurs contiennent les structures de reproduction de la plante.

Structure florale

Une fleur typique a quatre parties principales - ou verticilles - appelées calice, corolle, androcée et gynécée ((Figure)). Le verticille le plus externe de la fleur a des structures vertes et feuillues appelées sépales. Les sépales, collectivement appelés calice, aident à protéger le bourgeon non ouvert. Le deuxième verticille est composé de pétales, généralement de couleur vive, appelés collectivement la corolle. Le nombre de sépales et de pétales varie selon que la plante est monocotylédone ou dicotylédone. Chez les monocotylédones, les pétales sont généralement au nombre de trois ou de multiples de trois chez les dicotylédones, le nombre de pétales est de quatre ou cinq, ou de multiples de quatre et cinq. Ensemble, le calice et la corolle sont connus sous le nom de périanthe. Le troisième verticille contient les structures reproductrices mâles et est connu sous le nom d'androcée. L'androcée a des étamines avec des anthères qui contiennent les microsporanges. Le groupe de structures le plus interne de la fleur est le gynécée, ou le ou les composants reproducteurs femelles. Le carpelle est l'unité individuelle du gynécée et a un stigmate, un style et un ovaire. Une fleur peut avoir un ou plusieurs carpelles.

Connexion artistique

Figure 2. Les quatre parties principales de la fleur sont le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée. L'androcée est la somme de tous les organes reproducteurs mâles et le gynécée est la somme des organes reproducteurs femelles. (crédit : modification d'œuvre par Mariana Ruiz Villareal)

Si l'anthère manque, quel type de structure de reproduction la fleur sera-t-elle incapable de produire ? Quel terme est utilisé pour décrire une fleur incomplète dépourvue d'androcée ? Quel terme décrit une fleur incomplète dépourvue de gynécée ?

Pollen (ou spermatozoïde) carpelle staminé.

Si les quatre verticilles (le calice, la corolle, l'androcée et le gynécée) sont présents, la fleur est décrite comme complète. Si l'une des quatre parties est manquante, la fleur est dite incomplète. Les fleurs qui contiennent à la fois un androcée et un gynécée sont appelées parfaites, androgynes ou hermaphrodites. Il existe deux types de fleurs incomplètes : les fleurs staminées ne contiennent qu'un androcée et les fleurs carpelles n'ont qu'un gynécée ((Figure)).

Figure 3. Le plant de maïs a à la fois des fleurs staminées (mâles) et carpelles (femelles). Les fleurs staminées, regroupées dans la panicule à l'extrémité de la tige, produisent des grains de pollen. Les fleurs carpelles sont regroupées dans les épis immatures. Chaque brin de soie est un stigmate. Les grains de maïs sont des graines qui se développent sur l'épi après la fécondation. La tige et la racine inférieures sont également représentées.

Si les fleurs mâles et femelles sont portées sur la même plante, l'espèce est dite monoïque (ce qui signifie « une maison ») : des exemples sont le maïs et le pois. Les espèces dont les fleurs mâles et femelles sont portées sur des plantes séparées sont appelées dioïques, ou « deux maisons », dont des exemples sont C. papaye et Cannabis. L'ovaire, qui peut contenir un ou plusieurs ovules, peut être placé au-dessus d'autres parties de la fleur, appelées supérieures ou, il peut être placé en dessous des autres parties de la fleur, appelées inférieures ((Figure)).

Figure 4. Le (a) lis est une fleur supérieure, qui a l'ovaire au-dessus des autres parties de la fleur. (b) Le fuchsia est une fleur inférieure, qui a l'ovaire sous les autres parties de la fleur. (crédit a photo : modification de l'oeuvre par Benjamin Zwittnig crédit b photo : modification de l'oeuvre par “Koshy Koshy”/Flickr)

Gametophyte mâle (le grain de pollen)

Le gamétophyte mâle se développe et atteint sa maturité dans une anthère immature. Dans les organes reproducteurs mâles d'une plante, le développement du pollen a lieu dans une structure connue sous le nom de microsporange ((Figure)). Les microsporanges, généralement bilobés, sont des sacs polliniques dans lesquels les microspores se développent en grains de pollen. Ceux-ci se trouvent dans l'anthère, qui se trouve au bout de l'étamine, le long filament qui soutient l'anthère.

Figure 5. Montré est (a) une coupe transversale d'une anthère à deux stades de développement. L'anthère immature (en haut) contient quatre microsporanges, ou sacs polliniques. Chaque microsporange contient des centaines de cellules mères de microspores qui donneront chacune quatre grains de pollen. Le tapetum soutient le développement et la maturation des grains de pollen. Lors de la maturation du pollen (en bas), les parois du sac pollinique s'ouvrent et les grains de pollen (gamétophytes mâles) sont libérés, comme le montre la micrographie (b) d'une anthère de lis immature. Dans ces micrographies électroniques à balayage, les sacs polliniques sont prêts à éclater, libérant leurs grains. (crédit a : modification du travail par LibreTexts b : modification du travail par Robert R. Wise données de la barre d'échelle de Matt Russell)

Au sein du microsporange, la cellule mère des microspores se divise par méiose pour donner naissance à quatre microspores, dont chacune formera finalement un grain de pollen ((Figure)). Une couche interne de cellules, connue sous le nom de tapetum, fournit la nutrition aux microspores en développement et contribue aux composants clés de la paroi pollinique. Les grains de pollen matures contiennent deux cellules : une cellule générative et une cellule du tube pollinique. La cellule générative est contenue dans la plus grande cellule du tube pollinique. Lors de la germination, la cellule tubulaire forme le tube pollinique à travers lequel la cellule générative migre pour entrer dans l'ovaire. Lors de son transit à l'intérieur du tube pollinique, la cellule générative se divise pour former deux gamètes mâles (cellules spermatiques). À maturité, les microsporanges éclatent, libérant les grains de pollen de l'anthère.

Figure 6. Le pollen se développe à partir des cellules mères des microspores. Le grain de pollen mature est composé de deux cellules : la cellule du tube pollinique et la cellule générative, qui se trouve à l'intérieur de la cellule du tube. Le grain de pollen a deux enveloppes : une couche interne (intine) et une couche externe (exine). La micrographie électronique à balayage en médaillon montre des grains de pollen d'Arabidopsis lyrata. (crédit « micrographe de pollen » : modification du travail de Robert R. Wise données de la barre d'échelle de Matt Russell)

Chaque grain de pollen a deux enveloppes : l'exine (couche externe plus épaisse) et l'intine ((Figure)). L'exine contient de la sporopollénine, une substance imperméabilisante complexe fournie par les cellules du tapis. La sporopollénine permet au pollen de survivre dans des conditions défavorables et d'être transporté par le vent, l'eau ou des agents biologiques sans subir de dommages.

Gametophyte femelle (le sac embryonnaire)

Bien que les détails puissent varier d'une espèce à l'autre, le développement global du gamétophyte femelle comporte deux phases distinctes. Premièrement, au cours du processus de mégasporogenèse, une seule cellule du mégasporange diploïde - une zone de tissu dans les ovules - subit une méiose pour produire quatre mégaspores, dont une seule survit. Au cours de la deuxième phase, la mégagamétogénèse, la mégaspore haploïde survivante subit une mitose pour produire un gamétophyte femelle à huit noyaux et sept cellules, également connu sous le nom de mégagamétophyte ou sac embryonnaire. Deux des noyaux, les noyaux polaires, se déplacent vers l'équateur et fusionnent, formant une seule cellule centrale diploïde. Cette cellule centrale fusionne plus tard avec un spermatozoïde pour former l'endosperme triploïde. Trois noyaux se positionnent à l'extrémité du sac embryonnaire opposée au micropyle et se développent en cellules antipodales, qui dégénèrent ensuite. Le noyau le plus proche du micropyle devient le gamète femelle, ou ovule, et les deux noyaux adjacents se développent en cellules synergides ((Figure)). Les synergides aident à guider le tube pollinique pour une fécondation réussie, après quoi ils se désintègrent. Une fois la fécondation terminée, le zygote diploïde résultant se développe en embryon et l'ovule fécondé forme les autres tissus de la graine.

Un tégument à double couche protège le mégasporange et, plus tard, le sac embryonnaire. Le tégument se développera dans le tégument après la fécondation et protégera la graine entière. La paroi de l'ovule fera partie du fruit. Les téguments, tout en protégeant le mégasporange, ne l'enferment pas complètement, mais laissent une ouverture appelée micropyle. Le micropyle permet au tube pollinique d'entrer dans le gamétophyte femelle pour la fécondation.

Connexion artistique

Figure 7. Comme le montre ce schéma du sac embryonnaire chez les angiospermes, l'ovule est recouvert de téguments et possède une ouverture appelée micropyle. À l'intérieur du sac embryonnaire se trouvent trois cellules antipodales, deux synergides, une cellule centrale et l'ovule.

Un sac embryonnaire manque les synergides. Quel impact spécifique pensez-vous que cela aura sur la fertilisation ?

  1. Le tube pollinique sera incapable de se former.
  2. Le tube pollinique se formera mais ne sera pas guidé vers l'œuf.
  3. La fécondation ne se produira pas car le synergide est l'œuf.
  4. La fécondation se produira mais l'embryon ne pourra pas se développer.

Reproduction Sexuelle chez les Gymnospermes

As with angiosperms, the lifecycle of a gymnosperm is also characterized by alternation of generations. In conifers such as pines, the green leafy part of the plant is the sporophyte, and the cones contain the male and female gametophytes ((Figure)). The female cones are larger than the male cones and are positioned towards the top of the tree the small, male cones are located in the lower region of the tree. Because the pollen is shed and blown by the wind, this arrangement makes it difficult for a gymnosperm to self-pollinate.

Figure 8. This image shows the lifecycle of a conifer. Pollen from male cones blows up into upper branches, where it fertilizes female cones. Examples are shown of female and male cones. (credit “female”: modification of work by “Geographer”/Wikimedia Commons credit “male”: modification of work by Roger Griffith)

Male Gametophyte

A male cone has a central axis on which bracts, a type of modified leaf, are attached. The bracts are known as microsporophylls ((Figure)) and are the sites where microspores will develop. The microspores develop inside the microsporangium. Within the microsporangium, cells known as microsporocytes divide by meiosis to produce four haploid microspores. Further mitosis of the microspore produces two nuclei: the generative nucleus, and the tube nucleus. Upon maturity, the male gametophyte (pollen) is released from the male cones and is carried by the wind to land on the female cone.

Lien vers l'apprentissage

Watch this video to see a cedar releasing its pollen in the wind.

Female Gametophyte

The female cone also has a central axis on which bracts known as megasporophylls ((Figure)) are present. In the female cone, megaspore mother cells are present in the megasporangium. The megaspore mother cell divides by meiosis to produce four haploid megaspores. One of the megaspores divides to form the multicellular female gametophyte, while the others divide to form the rest of the structure. The female gametophyte is contained within a structure called the archegonium.

Graphique 9. This series of micrographs shows male and female gymnosperm gametophytes. (a) This male cone, shown in cross section, has approximately 20 microsporophylls, each of which produces hundreds of male gametophytes (pollen grains). (b) Pollen grains are visible in this single microsporophyll. (c) This micrograph shows an individual pollen grain. (d) This cross section of a female cone shows portions of about 15 megasporophylls. (e) The ovule can be seen in this single megasporophyll. (f) Within this single ovule are the megaspore mother cell (MMC), micropyle, and a pollen grain. (credit: modification of work by Robert R. Wise scale-bar data from Matt Russell)

Reproductive Process

Upon landing on the female cone, the tube cell of the pollen forms the pollen tube, through which the generative cell migrates towards the female gametophyte through the micropyle. It takes approximately one year for the pollen tube to grow and migrate towards the female gametophyte. The male gametophyte containing the generative cell splits into two sperm nuclei, one of which fuses with the egg, while the other degenerates. After fertilization of the egg, the diploid zygote is formed, which divides by mitosis to form the embryo. The scales of the cones are closed during development of the seed. The seed is covered by a seed coat, which is derived from the female sporophyte. Seed development takes another one to two years. Once the seed is ready to be dispersed, the bracts of the female cones open to allow the dispersal of seed no fruit formation takes place because gymnosperm seeds have no covering.

Angiosperms versus Gymnosperms

Gymnosperm reproduction differs from that of angiosperms in several ways ((Figure)). In angiosperms, the female gametophyte exists in an enclosed structure—the ovule—which is within the ovary in gymnosperms, the female gametophyte is present on exposed bracts of the female cone. Double fertilization is a key event in the lifecycle of angiosperms, but is completely absent in gymnosperms. The male and female gametophyte structures are present on separate male and female cones in gymnosperms, whereas in angiosperms, they are a part of the flower. Lastly, wind plays an important role in pollination in gymnosperms because pollen is blown by the wind to land on the female cones. Although many angiosperms are also wind-pollinated, animal pollination is more common.

Figure 10. (a) Angiosperms are flowering plants, and include grasses, herbs, shrubs and most deciduous trees, while (b) gymnosperms are conifers. Both produce seeds but have different reproductive strategies. (credit a: modification of work by Wendy Cutler credit b: modification of work by Lews Castle UHI)

Lien vers l'apprentissage

View an animation of the double fertilization process of angiosperms.

Résumé de la section

The flower contains the reproductive structures of a plant. All complete flowers contain four whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The stamens are made up of anthers, in which pollen grains are produced, and a supportive strand called the filament. The pollen contains two cells— a generative cell and a tube cell—and is covered by two layers called the intine and the exine. The carpels, which are the female reproductive structures, consist of the stigma, style, and ovary. The female gametophyte is formed from mitotic divisions of the megaspore, forming an eight-nuclei ovule sac. This is covered by a layer known as the integument. The integument contains an opening called the micropyle, through which the pollen tube enters the embryo sac.

The diploid sporophyte of angiosperms and gymnosperms is the conspicuous and long-lived stage of the life cycle. The sporophytes differentiate specialized reproductive structures called sporangia, which are dedicated to the production of spores. The microsporangium contains microspore mother cells, which divide by meiosis to produce haploid microspores. The microspores develop into male gametophytes that are released as pollen. The megasporangium contains megaspore mother cells, which divide by meiosis to produce haploid megaspores. A megaspore develops into a female gametophyte containing a haploid egg. A new diploid sporophyte is formed when a male gamete from a pollen grain enters the ovule sac and fertilizes this egg.

Connexions artistiques

(Figure) If the anther is missing, what type of reproductive structure will the flower be unable to produce? What term is used to describe a flower that is normally lacking the androecium? What term describes a flower lacking a gynoecium?

(Figure) Pollen (or sperm) carpellate staminate.

(Figure) An embryo sac is missing the synergids. What specific impact would you expect this to have on fertilization?

  1. The pollen tube will be unable to form.
  2. The pollen tube will form but will not be guided toward the egg.
  3. Fertilization will not occur because the synergid is the egg.
  4. Fertilization will occur but the embryo will not be able to grow.

(Figure) B: The pollen tube will form but will not be guided toward the egg.

Questions de révision

In a plant’s male reproductive organs, development of pollen takes place in a structure known as the ________.

The stamen consists of a long stalk called the filament that supports the ________.

The ________ are collectively called the calyx.

The pollen lands on which part of the flower?

Réponse libre

Describe the reproductive organs inside a flower.

Inside the flower are the reproductive organs of the plant. The stamen is the male reproductive organ. Pollen is produced in the stamen. The carpel is the female reproductive organ. The ovary is the swollen base of the carpel where ovules are found. Not all flowers have every one of the four parts.

Describe the two-stage lifecycle of plants: the gametophyte stage and the sporophyte stage.

Plants have two distinct phases in their lifecycle: the gametophyte stage and the sporophyte stage. In the gametophyte stage, when reproductive cells undergo meiosis and produce haploid cells called spores, the gametophyte stage begins. Spores divide by cell division to form plant structures of an entirely new plant. The cells in these structures or plants are haploid. Some of these cells undergo cell division and form sex cells. Fertilization, the joining of haploid sex cells, begins the sporophyte stage. Cells formed in this stage have the diploid number of chromosomes. Meiosis in some of these cells forms spores, and the cycle begins again: a process known as alternation of generations.

Describe the four main parts, or whorls, of a flower.

A typical flower has four main parts, or whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The outermost whorl of the flower has green, leafy structures known as sepals, which are collectively called the calyx. It helps to protect the unopened bud. The second whorl is made up of brightly colored petals that are known collectively as the corolla. The third whorl is the male reproductive structure known as the androecium. The androecium has stamens, which have anthers on a stalk or filament. Pollen grains are borne on the anthers. The gynoecium is the female reproductive structure. The carpel is the individual structure of the gynoecium and has a stigma, the stalk or style, and the ovary.

Discuss the differences between a complete flower and an incomplete flower.

If all four whorls of a flower are present, it is a complete flower. If any of the four parts is missing, it is known as incomplete. Flowers that contain both an androecium and gynoecium are called androgynous or hermaphrodites. Those that contain only an androecium are known as staminate flowers, and those that have only carpels are known as carpellate. If both male and female flowers are borne on the same plant, it is called monoecious, while plants with male and female flowers on separate plants are termed dioecious.


Reproductive Process

Upon landing on the female cone, the tube cell of the pollen forms the pollen tube, through which the generative cell migrates towards the female gametophyte through the micropyle. It takes approximately one year for the pollen tube to grow and migrate towards the female gametophyte. The male gametophyte containing the generative cell splits into two sperm nuclei, one of which fuses with the egg, while the other degenerates. After fertilization of the egg, the diploid zygote is formed, which divides by mitosis to form the embryo. The scales of the cones are closed during development of the seed. The seed is covered by a seed coat, which is derived from the female sporophyte. Seed development takes another one to two years. Once the seed is ready to be dispersed, the bracts of the female cones open to allow the dispersal of seed no fruit formation takes place because gymnosperm seeds have no covering.


Describe the reproductive organs inside a flower.

Inside the flower are the reproductive organs of the plant. The stamen is the male reproductive organ. Pollen is produced in the stamen. The carpel is the female reproductive organ. The ovary is the swollen base of the carpel where ovules are found. Not all flowers have every one of the four parts.

Describe the two-stage lifecycle of plants: the gametophyte stage and the sporophyte stage.

Plants have two distinct phases in their lifecycle: the gametophyte stage and the sporophyte stage. In the gametophyte stage, when reproductive cells undergo meiosis and produce haploid cells called spores, the gametophyte stage begins. Spores divide by cell division to form plant structures of an entirely new plant. The cells in these structures or plants are haploid. Some of these cells undergo cell division and form sex cells. Fertilization, the joining of haploid sex cells, begins the sporophyte stage. Cells formed in this stage have the diploid number of chromosomes. Meiosis in some of these cells forms spores, and the cycle begins again: a process known as alternation of generations.

Describe the four main parts, or whorls, of a flower.

A typical flower has four main parts, or whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The outermost whorl of the flower has green, leafy structures known as sepals, which are collectively called the calyx. It helps to protect the unopened bud. The second whorl is made up of brightly colored petals that are known collectively as the corolla. The third whorl is the male reproductive structure known as the androecium. The androecium has stamens, which have anthers on a stalk or filament. Pollen grains are borne on the anthers. The gynoecium is the female reproductive structure. The carpel is the individual structure of the gynoecium and has a stigma, the stalk or style, and the ovary.

Discuss the differences between a complete flower and an incomplete flower.

If all four whorls of a flower are present, it is a complete flower. If any of the four parts is missing, it is known as incomplete. Flowers that contain both an androecium and gynoecium are called androgynous or hermaphrodites. Those that contain only an androecium are known as staminate flowers, and those that have only carpels are known as carpellate. If both male and female flowers are borne on the same plant, it is called monoecious, while plants with male and female flowers on separate plants are termed dioecious.