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Eléments de botanique Cours 12 Fruits et graines des Angiospermes 21/04/2016 Bac1 sciences pharmaceutiques et sciences biologiques Denis Michez [email protected] 1 Cours 1-2 Introduction générale Caractéristiques de la vie Caractéristiques des végétaux Métabolisme végétal Les premiers végétaux Cyanobactéries Eucaryotes: reproduction et cellule 2 Cours 3-5 Evolution et caractéristiques des végétaux eucaryotes Champignons Algues Métaphytes 3 Cours 6-9 Evolution et caractéristiques des métaphytes Bryophytes Ptéridophytes Spermatophytes Gymnospermes Angiospermes 4 Cours 10-12 Evolution et caractéristiques des Angiospermes Anatomie Histologie Fleurs Fruits 6 Chapitre 15 – Fruits et graines 1. Formation des fruits et des graines Après la pollinisation et la fécondation : • • • Les ovules se transforment en graines Les parois de l’ovaire se transforment en fruit en protégeant les graines Intervention des hormones, auxine et gibbérellines dans la maturation des fruits 7 Anthère Graine germe = gamétophyte mâle Fleur du sporophyte mature Embryon Albumen Tégument grine Albumen Ovaire Graine Megaspore Chapitre 15 – Fruits et graines 11 Chapitre 15 – Fruits et graines 1. Formation des fruits et des graines Paroi du fruit en trois assises • Epicarpe (ou exocarpe) • Mésocarpe • Endocarpe 12 Chapitre 15 – Fruits et graines 1. Formation des fruits et des graines Paroi du fruit en trois assises • Epicarpe (ou exocarpe) • Mésocarpe • Endocarpe + traces de la fleur ! 13 Exception : fruit parthénocarpique Pas de fécondation ! Courgette 14 Banane et kaki 15 16 Chapitre 15 – Fruits et graines 1. Formation des fruits et des graines Structure de la graine • Téguments • Embryon • Matière de réserve (protéines, glucides ou lipides) 17 Seed coat Epicotyl Hypocotyl Radicle Graine exalbuminée Cotyledons (a) Common garden bean, a eudicot with thick cotyledons Seed coat Endosperm Graine exalbuminée Cotyledons Epicotyl Hypocotyl Radicle (b) Castor bean, a eudicot with thin cotyledons Scutellum (cotyledon) Pericarp fused with seed coat Coleoptile Endosperm Epicotyl Hypocotyl Coleorhiza (c) Maize, a monocot Radicle Graine albuminée Chapitre 15 – Fruits et graines Monocotylédones: Tégument Albumen Albumen Un cotylédon cotylédon coleoptile radicule Chapitre 15 – Fruits et graines Dicotylédones : d’albumen à maturité Pas Deux cotylédons Tégument Premières feuilles Première racine Cotylédons Chapitre 15 – Fruits et graines Maïs Haricot Téguments Matière de réserve Embryon Chapitre 15 – Fruits et graines Fonction des structures de la graine: Albumen Nutrition de l’embryon Albumen Cotylédon(s) Cotylédons Nutrition de l’embryon Chapitre 15 – Fruits et graines Chapitre 15 – Fruits et graines 2. Types de fruits Classification selon l’origine et le type de développement: • • • • • Issu uniquement ou pas de l’ovaire Issu d’un ovaire ou de plusieurs Issu d’une fleur ou d’une inflorescence Charnu ou sec Déhiscent ou pas 24 Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits et graines 2. Types de fruits, Origine du fruit • • Vrai fruit : uniquement développement de l’ovaire Faux fruit : développement de l’ovaire et d’une autre partie de la fleur et/ou de l’inflorescence Vrai fruit 27 Chapitre 15 – Fruits et graines Ovaire infère qui se développe avec le réceptacle 28 29 La FRAISE Chapitre 15 – Fruits, faux-fruits Poires et amélanchiers Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Origine du fruit • Une seule fleur et un seul carpelle : fruit simple • Une seule fleur et plusieurs carpelle : fruit multiple • Plusieurs fleurs : fruit composé 33 Schéma global d'une fleur dont le gynécée est formé de plusieurs carpelles libres. Un poly-akène. Chaque carpelle est transformé en un akène. C'est le cas des renoncules. Une poly-drupe. Chaque carpelle est transformé en une petite drupe, fruit charnu dont l'endocarpe est lignifié (noyau). C'est le cas des framboises et des mûres de la ronce. Le cas de la fraise : le réceptacle s'est développé énormément. Les akènes, tout petits, sont portés par le réceptacle. Le fruit de l’ananas correspond à l'ensemble d'une inflorescence devenue charnue. L'axe de l'inflorescence, les bractées florales et les ovaires infères des différentes fleurs sont soudées. Une fleur Chapitre 15 – Fruits, fruits multiples et composés Chapitre 15 – Fruits, fruits multiples et composés Epis de maïs Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Structure du fruit simple • Charnu • Sec Péricarpe sec et imperméable Péricarpe charnu avec matière de réserve 39 Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Fruits secs • Déhiscent • Indéhiscent Plusieurs graines Une seule graine 41 Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Fruits secs déhiscent • 1 seul carpelle et une fente de déhiscence : Follicule • 1 seul carpelle et deux fentes de déhiscence : Gousse 43 Chapitre 15 – Fruits Follicules et gousses A : les follicules et les gousses sont constitués d'un seul carpelle fermé, dont les bords sont soudés au niveau des placentas qui portent les graines. B : un follicule s'ouvre par une seule fente de déhiscence située au niveau de la suture placentaire. C : une gousse s'ouvre par deux fentes de déhiscence, l'une située au niveau de la suture placentaire et l'autre au niveau de la nervure médiane du carpelle. Le GENÊT: une gousse Le PETIT POIS : un exemple de gousse Gousses de Fabaceae 47 Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Fruits secs déhiscent • Deux carpelles: Silique et silicule • Plus de deux carpelles : capsules 48 La MONNAIE DU PAPE OU LUNAIRE : une silicule Typique des Brassicaceae Les deux valves se trouvent à gauche et à droite. Au milieu : la cloison surnuméraire parcheminée. Les graines sont attachées sur le bord de cette cloison (cadre placentaire) par le funicule. Silique st silicule = L'ouverture se fait par quatre fentes de déhiscence Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Capsules • Déhiscence poricide • Déhiscence loculicide • Déhiscence denticide • Déhiscence septifrage • Déhiscence transversale 50 Schizocarpique Denticide Septifrage Loculicide Poricide Déhiscence suturale Transversale Déhiscence dorsale Le COQUELICOT : une capsule poricide L’ouverture se fait par de multiple sfentes ou pores. L’iris: une capsule loculicide Fente de déhiscence Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Fruits secs indéhiscents • Caryopse • Akène • Akène avec aile : Samare Dérivé des fruits déhiscent ! 55 Chapitre 15 – Fruits Akène: Le péricarpe sec enveloppe une seule loge (ovaire uniloculaire) qui ne contient qu'une seule graine. C'est l'akène qui est disséminé avec la graine qu'il contient. Ovaire uniloculaire contenant un ovule. Akène, fruit sec uniloculaire contenant une graine. Ce type de fruit peut être réalisé à partir d'ovaires formés de plusieurs carpelles dont un seul se développe. Une fleur peut comporter un seul ou plusieurs carpelles. Lorsque chacun d'eux se développe en akène, on obtient des diakènes (Ombellifères), ou des tétrakènes (Labiées). En général, ces associations d'akènes se séparent à maturité. Le GLAND : un akène La CHÂTAIGNE : un akène Fruit Péricarpe Bogue = Bractée différenciée en structure de protection Chapitre 15 – Fruits La SAMARE de L'ERABLE : un akène ailé Section transversale. Chaque akène contient une graine. Ici la paroi de l'akène de gauche a été enlevée, montrant la graine. Chapitre 15 – Fruits Carypose = Fruit des Graminées (voir : caryopse de maïs et de blé). C'est un akène dans lequel la graine n'est pas libre. Le tégument de la graine est soudé au péricarpe du fruit. C'est donc le caryopse qui est utilisé comme semence. Caryopse de maïs vu de face. On observe l'embryon par transparence. Caryopse de maïs vu en coupe longitudinale. Le trait noir externe correspond au péricarpe du fruit soudé au tégument de la graine. L'intérieur correspond à la graine (albumen et embryon). Fruit simple Fruit multiple Faux fruit Fruit composé Chapitre 15 – Fruits 2. Types de fruits Fruit charnu • Endocarpe induré : Drupe • Fruit complètement charnu : Baie • Epicarpe cireux: Hespéride 64 Chapitre 15 – Fruits, baies Exemple de baie : la tomate. Le péricarpe est entièrement charnu. Le poivron, le kiwi et le raisin Chapitre 15 – Fruits, baies Chapitre 15 – Fruits, baies Concombre, pastèque et melon Chapitre 15 – Fruits, drupes La noix. La pêche. La partie moyenne du péricarpe (mésocarpe) est charnue. La partie interne (endocarpe) est lignifiée et forme un noyau dans lequel on trouve une ou plusieurs graines. Chapitre 15 – Fruits, hespérides Orange, citron jaune et citron vert Chapitre 15 – Fruits et graines 3. Dissémination • Une fois que la graine et le fruit sont formés, le jeune embryon doit s’éloigner des parents pour éviter la compétition et coloniser de nouveaux milieux • Différents vecteurs de dissémination: Vent Structures Eau adaptées ! Animaux Auto-dissémination 71 Chapitre 15 – Fruits et graines 3. Dissémination, par le vent (Anémochorie) Mécanisme • Fruit ou graine portés par le vent Structures adaptatives • Très petites graines • Aile • Parachute 72 Chapitre 15 – Fruits et graines Ailes Parachute Aile Buisson Dissémination par le vent Dissémination « passive » Dissémination par le vent Dissémination « active » Dissémination par le vent Issu du développement du calice Parachutes des Asteraceae Chardon Pissenlit Clématite des haies Fleurs Agent de dispersion Ensemble de fruits Issu du développement du style Akène contenant une graine Dissémination par le vent Issu du développement de bractée Aile Bouleau Frêne Chapitre 15 – Fruits et graines 3. Dissémination, par l’eau (Hydrochorie) Mécanisme • Fruit flotte sur l’eau Structures adaptatives • Tissus lacuneux dans le fruit 79 Dissémination par l’eau Mangrove Chapitre 15 – Fruits et graines 3. Dissémination, par les animaux (Zoochorie) Mécanisme • Fruits attractifs (Endozoochorie et Myrmécochorie) • Fruits collants (Epizoochorie) Structures adaptatives • Tissus charnus • Structures accrocheuses 83 Dissémination par les animaux Épizoochorie passive (Bardane, aigremoine…. Épizoochorie Active (bourrache, Chélidoine…. endozoochorie (morelle, sorbier des oiseleurs…. Dissémination par les animaux Dispersal by Animals Barbed fruit Seeds carried to ant nest Seeds in feces Seeds buried in caches Dissémination par les animaux Fruits comestibles et passent dans le système digestif Oiseaux et mammifères Dissémination par les animaux Dissémination par les animaux Dissémination par les animaux Eglantier Agent de dispersion Fleurs CYNORRHODONS Fruit complexe akène Chaque akène contient une graine Dissémination par les animaux Fruits qui collent aux fourrures Bardane Forme de dissémination L’akène contient une graine fleur Bractées crochues Emplacement des akènes Croquis Thomé - Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz Agent de dispersion L’inventeur du velcro s’est inspiré des propriétés de la bardane www.velcrotex.ch/historique.php photography.qj.net/index.php?bgid=367 www.velcrotex.ch/historique.php Dissémination par les animaux Gratteron Chapitre 15 – Fruits et graines 3. Dissémination, par eux-mêmes (Autochorie) Mécanisme • Fruit sec explose seul ou par contact • Les graines sont expédiées au loin Structures adaptatives • Tension mécanique ou hydrolique 95 Dissémination ballistique Balsamine Balsamine Fleurs de balsamine Capsules de balsamine remplies de graines. Squirting Cucumber Pressure builds inside of the fruit until it finally pops off of the stem. Juices with slippery seeds squirt out. https://www.youtube.com/watch?v=wOIHzl2h9a8 Pour chacun des exemples suivants, noter le type de fruit correspondant et le type de dissémination L'ABRICOT : La NOIX : L'ORANGE Coupe transversale et schéma explicatif : l'épicarpe (zeste) contient de nombreuses glandes à essences. Le mésocarpe blanc a une consistance spongieuse. L'endocarpe (épiderme interne d'un carpelle) émet des poils succulents qui remplissent l'intérieur des loges carpellaires. Le CHOU La BANANE Le BLE Le CYNORRHODON La SAMARE de L'ERABLE La POIRE Réponses Abricot Fruit charnu pourvu d’un noyau : Drupe Noix Fruit charnu pourvu d’un noyau : Drupe Orange Fruit simple charnu avec exocarpe cireux : Hespéride Chou Fruit sec à 4 fentes de déhiscences : Silique Banane Fruit charnu avec des pépins non développés : Baie parthénocarpique Blé Fruit sec indéhiscent des graminées : Caryopse Cynorrhodon Fruit formé par une autre partie que le carpelle ET à plusieurs akènes : Faux fruit. ( Eglantier ) Samare ( Erable ) Fruit sec indéhiscent : Akène Poire Faux fruit Questions Quels sont les différents types de fruit et leurs caractéristiques ? Qu’est-ce qu’une capsule ? Quels sont les différents mode de dissémination des graines et des fruits ? Comparez les interactions plantes-animaux de la pollinisation et la dissémination ? Schématiser un fruit et ses différentes structures.
