APOMIXIE: TYPES, MÉCANISME, IMPORTANCE ET EXEMPLES - SCIENCE - 2024

L' apomixie est une forme de reproduction asexuée de certaines espèces par graines. Son résultat est une génération génétiquement identique à la plante mère. La signification étymologique de l'apomixie vient du grec «apo» qui signifie - manque ou absence - et «mixis» qui indique - mélange ou union. En effet, dans l'apomixie, l'union des gamètes mâles et femelles ne se produit pas pour la formation de l'embryon.

Les plantes apomictiques n'expriment pas les avantages adaptatifs - d'un point de vue évolutif - que procure la reproduction sexuée. Cependant, l'apomixie est un mécanisme qui permet le maintien de génotypes adaptés à des conditions environnementales spécifiques.

Le pissenlit (Taraxacum officinalis) est l'une des principales espèces apomictiques. Source: pixabay.com

Dans l'apomixie, le mécanisme de reproduction contourne le processus sexuel et permet à la plante de se multiplier à travers les graines. Dans ce processus, la méiose, la formation d'embryons à partir de la fécondation et la création d'un endosperme viable, ne se produit pas.

Les graines des plantes apomictiques sont formées à partir du tissu maternel de l'ovule, en contournant la méiose et la fécondation. Ce type de reproduction est fréquent dans la plupart des espèces de la famille des Poaceae, ainsi que dans les genres Asteraceae, Rosaceae et Rutaceae.

Si cette capacité pouvait être transférée à des cultures d'intérêt agronomique telles que le maïs et le blé, elle deviendrait un élément utile d'amélioration génétique, car son utilisation favoriserait la quantité et la qualité des aliments obtenus à partir de génotypes supérieurs.

Les types

Trois mécanismes différents sont connus par lesquels les plantes se reproduisent par apomixie. Apomixie gamétophytique due à la diplosporie et à l'aposporie, et apomixie sporophytique ou embryon adventice.

Diplosporia

La diplosporie est un mécanisme de reproduction asexuée ou apomixie où l'embryon provient d'un sac embryonnaire non réduit. En conséquence, le nouvel embryon a le même numéro chromosomique que la plante mère d'origine.

C'est un processus qui se produit lorsque la cellule mère du sac embryonnaire ou du gamétophyte femelle se développe directement à partir de l'embryon. Aussi appelée parthénogenèse diploïde, elle se caractérise par la présence d'un embryon diploïde.

Aposporie

L'aposporie est un mécanisme de reproduction apomictique ou asexuée où le sac embryonnaire provient de cellules somatiques. Le sac embryonnaire provient d'une cellule somatique située dans le tégument ou la nucelle qui entoure la cellule souche du sac embryonnaire.

Dans ce cas, un gamétophyte se développe, mais la méiose ne se produit pas; l'embryon est également diploïde. Dans ce processus, la réduction du nombre de chromosomes ne se produit pas, ce qui est complété par la parthénogenèse ou le développement apomictique de l'ovule.

Le Paspalum dilatatum, une espèce aposporique. Source: Jebulon

Embryon adventice

Appelé embryon nucellaire ou apomixie sporophytique, c'est un type de reproduction asexuée par graines ou apomixie commune chez les agrumes. Dans ce cas, aucune formation de sac embryonnaire n'est observée, car l'embryon se développe à partir d'un sporophyte diploïde.

En fait, l'embryon provient d'une cellule somatique au niveau de l'ovule de la plante mère. Plus tard, il se développe par divisions mitotiques consécutives, ni le processus de méiose ni la formation du gamétophyte femelle ne se produisent.

Mécanisme

L'apomixie est le résultat de la modification de certaines étapes des processus embryonnaires qui sont fondamentales pour la reproduction sexuée. Dans ce cas, la réduction du nombre de chromosomes et le processus méiotique, y compris l'union aléatoire et la fusion des gamètes.

En effet, lors de l'apomixie, ces changements embryonnaires parviennent à désactiver le processus méiotique et ses produits. De même, ils évitent ou remplacent le processus de fécondation par le développement parthénogénétique.

Dans l'apomixie, il existe quatre processus embryonnaires qui la distinguent de la reproduction sexuée:

Apoméiose

C'est un processus qui se produit lorsque des structures sporophytes se forment sans réduction méiotique ou dégénérescence de la macrospora -megaspore-. Cela constitue la simplification du processus méiotique, et ils se produisent à la fois dans la diplosporie et l'aposporie.

Développement du sac embryonnaire

Dans l'apomixie, les cellules cytologiquement non réduites (2 ⁿ) ont la capacité de développer le sac embryonnaire. Dans le cas d'espèces apomictiques aposporiques, le sac embryonnaire se développe à partir de la partie interne du primordium séminal ou nucela.

Parthénogenèse

Processus embryonnaire qui entraîne la formation de l'embryon directement à partir de l'ovule, sans fécondation préalable. Autrement dit, le développement apomictique de l'ovule pour la formation d'une nouvelle plante à partir d'un ovule non fécondé.

Le processus embryonnaire adventice est courant chez les agrumes. Source: pixabay

Pseudogamie

Processus lié à ces plantes apomictiques qui nécessitent une pollinisation, malgré le fait qu'elles se développent sans fécondation de la cellule mère. L'endosperme est formé à partir de la fusion du gamète mâle avec les noyaux polaires des cellules du sac embryonnaire.

En fait, dans les processus d'apomixie gamétophytique, la fusion des gamètes femelle et mâle ou la double fécondation est supprimée. Cependant, même si la fécondation des noyaux polaires est annulée, l'endosperme se développe indépendamment.

Importance

L'apomixie est une technique efficace pour produire des graines et de nouvelles espèces en peu de temps. En effet, cela permet de créer de nouvelles variétés hybrides avec de meilleurs rendements et une meilleure qualité phénotypique.

Grâce à l'apomixie, la perte de certains caractères spécifiques dans les hybrides est empêchée. Être un mécanisme fonctionnel pour la production de plantes indemnes de maladies et obtenir des rendements et une productivité plus élevés des cultures.

Exemples

Taraxacum officinalis (pissenlit) est l'un des exemples les plus courants de plantes apomictiques. À cet égard, l'apomixie se produit fréquemment chez les plantes des familles Poacées -grandes-, Rosacées et Composites -astéracées-.

Dans les composites ou astéracées, l'apomixie est la forme incontournable de reproduction de la plupart des espèces. Au contraire, chez les Poacées et les Rosacées, l'apomixie alterne avec la reproduction sexuée -apomixie facultative-.

Plus précisément, l'apomixie se produit dans plusieurs genres; Achillea, Arnica, Brachycome, Crepis, Conyza, Erigeron, Eupatorium, Hieracium, Parthenium et Taraxacum.

Chez les poacées, l'apomixie a été initialement identifiée dans le genre Poa, plus tard, elle a été décrite dans diverses paniques et andropogonées. Parmi les genres de Poaceae, on peut noter Bothriochloa, Capillipedium, Cenchrus, Dichanthium, Heteropogon, Paspalum, Setaria, Sorghum et Themeda.

Herbe qui pleure (Eragrostis curvula). Source: USDA NRCS Tucson PMC

L'herbe qui pleure (Eragrostis curvula) est une source de nourriture qui permet d'augmenter la production de bœuf. L'une de ses formes de reproduction est l'apomixie diplosporique, qui peut être obligatoire ou facultative.

D'autres exemples de plantes apomictiques sont situés dans les genres Sorbus -serbales- et Crataegus -thorn- de la famille des Rosacées. Ainsi que l'espèce Rubus fruticosus (ronce) et le genre de plantes à fleurs Hieracium appartenant à la famille des Asteraceae.

Références

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