SPERMATOPHYTES OU PHANÉROGAMES: CARACTÉRISTIQUES, CLASSIFICATION, ÉVOLUTION - LA BIOLOGIE - 2025

Les espermatofitas ou plantes à fleurs, également appelées "plantes à graines" sont une grande lignée monophylétique de plantes appartenant au groupe des lignofitas (plantes ligneuses) et qui sont classées aussi bien les angiospermes (plantes à fleurs) que les gymnospermes (conifères et similaires).

Les spermatophytes forment un groupe distinct des lignophytes grâce à la caractéristique commune du développement des graines, qui est décrite dans les manuels comme une «nouveauté évolutive» pour le groupe.

Photographie d'un pommier, une plante spermatophyte (Source: W.carter / CC0, via Wikimedia Commons)

Le mot «spermatophyte» signifie littéralement «plantes à graines», car il vient des mots grecs «spermatophyte», qui signifie graine, et «phyton», qui signifie plante.

Les spermatophytes sont l'un des organismes les plus importants sur terre, car les angiospermes et les gymnospermes sont deux groupes extrêmement abondants qui sont essentiels au fonctionnement de pratiquement tous les écosystèmes terrestres.

Si vous réfléchissez vite, les plantes à graines sont probablement le groupe le plus familier à la plupart des gens, non seulement d'un point de vue nutritionnel (puisque les huiles, les amidons et les protéines sont obtenus à partir des graines de nombreuses plantes), mais aussi du point de vue du paysage.

Les spermatophytes sont les séquoias géants de Californie, les grands arbres feuillus de la forêt amazonienne, les lis et les roses, le riz, l'avoine, le maïs, le blé et l'orge, parmi des milliers d'autres.

Caractéristiques des spermatophytes

- La principale caractéristique des spermatophytes ou phanérogames est la production de graines après pollinisation, c'est-à-dire en tant que produit résultant de la fusion de deux cellules sexuelles.

- Ce sont des organismes photosynthétiques, c'est-à-dire qu'ils ont des chloroplastes qui contiennent de la chlorophylle, c'est pourquoi ils peuvent convertir l'énergie lumineuse des rayons du soleil en énergie chimique utilisable.

- Le corps de ces légumes est divisé en racine, tige et feuilles.

- Certains spermatophytes, angiospermes, produisent des fleurs et de ces fleurs proviennent les fruits, qui sont ceux qui contiennent les graines.

- Les gymnospermes ne produisent pas de fleurs, mais ils ont des structures spécialisées pour soutenir les graines.

- La plupart des spermatophytes ont un tissu vasculaire bien développé, composé de tissu de xylème et de trachéides.

- Ils sont largement répartis dans la biosphère, ils occupent donc des centaines d'habitats différents.

- Ils peuvent avoir des tissus à croissance secondaire ou non.

Habitat

Les plantes à fleurs (angiospermes) poussent dans pratiquement toutes les régions habitables de la planète (à l'exception des forêts de conifères) et peuvent même dominer certains écosystèmes aquatiques. Par conséquent, ils sont capables d'habiter:

- Déserts

- Plaines

- Serranías

- Océans, mers et rivières

De même, les gymnospermes, autres plantes à graines, présentent également une grande plasticité par rapport à l'habitat qu'elles peuvent occuper, bien qu'elles soient plus restreintes aux milieux terrestres et non aquatiques.

Classification et taxonomie

Les plantes à graines appartiennent à la division Spermatophyta. Dans cette division sont regroupées les fougères avec des graines "Ptéridospermes", Gymnospermes et Angiospermes.

Les fougères à graines sont un groupe composé principalement de plantes fossiles, de sorte que les spermatophytes sont souvent considérés comme des gymnospermes et des angiospermes.

Gymnospermes

Cônes d'un pin, un gymnosperme (Source: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Le mot «gymnosperme» signifie «plantes à graines nues» (gymnos, qui signifie «nu» et sperme, qui signifie «graine»).

Selon l'étude analysée, ce groupe de plantes est un groupe «non naturel», puisque ses membres sont d'origine paraphylétique, ce qui signifie que tous n'ont pas le même ancêtre commun; ou c'est un groupe monophylétique, frère des angiospermes.

- Les membres du groupe se réunissent dans cette division car ils partagent la caractéristique commune (apomorphie) de ne pas produire de fleurs.

- De plus, ces plantes ont des structures dites "cônes", certaines femelles et un mâle.

- Les graines ne sont pas encapsulées dans la paroi d'un fruit après la fécondation.

- Ils ont des feuilles roulées, en forme d'aiguilles et abondantes en cires.

Les gymnospermes sont divisés selon les lignées suivantes:

- Cycadophyta, la lignée considérée comme la plus basale

- Ginkgophyta

- Coniferophyta, conifères

- Gnetophyta ou Gnetales, parfois classés dans le groupe des conifères

Angiospermes

Fleurs de Tetradenia riparia, un angiosperme. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Les plantes à fleurs sont, au contraire, un groupe monophylétique éprouvé, considéré comme un groupe frère des gymnospermes. Ils sont de loin le groupe de plantes le plus abondant, le plus diversifié et le plus prospère de tous, comprenant plus de 95% de toutes les espèces végétales vivantes aujourd'hui.

Ils sont également l'une des usines les plus importantes pour le système économique mondial, car ils ne sont pas seulement exploités pour la production d'aliments, mais aussi pour l'extraction de divers types de matières premières.

- Tous les angiospermes ont des fleurs, généralement bisexuées (les deux sexes dans la même fleur).

- Ses graines sont encapsulées dans un ovaire, qui se développe en fruit.

- Ils présentent généralement une double fécondation.

Les angiospermes constituent un groupe extrêmement abondant et diversifié, dont la classification est l'objet d'étude de nombreux spécialistes du domaine, il existe donc des écarts entre une classification et une autre. Cependant, parmi les plus acceptés, ce groupe comprend les clades:

- Amborellales

ou Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnolides

ou Laurales

ou Magnoliales

ou Canellales

o Piperales

o Monocotylédones

• Petrosavials
• Acorales
• Alismatales
• Asperges
• Dioscoreales
• Liliales
• Pandanales

ou Commelinidos

• Échelles
• Commelinales
• Zingiberales
• Poales

ou eudicotylédones

• Buxales
• Trochodendrales
• Renoncules
• Proteals
• Berberidopsidales
• Dilléniaux
• Artilleurs
• Caryophyllales
• Santalales
• Saxifragales
• Rosides
• Vital
• Crossosomatales
• Geraniales
• Myrtales
• Zygophyllales
• Celastrales
• Cucurbitales
• Fabales
• Fagales
• Malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• Les vergers
• Brassicales
• Malvales
• Sapindales
• Astérides
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• Gentianales
• Lamiales
• Solanales
• Apiales
• Aquifoliales
• Astériens
• Dipsacales

Cycle de vie et reproduction

Le cycle de vie des spermatophytes est dit «sporique», où le sporophyte prédomine et les graines sont produites et le gamétophyte, contrairement à d'autres groupes de plantes, est réduit à l'intérieur de l'ovule ou du grain de pollen.

Alternance de générations

À partir de là, il est entendu que toutes les plantes à graines ont une alternance de générations, une gamétophyte et une autre sporophytique, mais le gamétophyte ne se développe que lorsque les plantes atteignent l'âge adulte ou le stade reproducteur.

Les sporophytes sont ceux qui portent les structures spécialisées où sont produits les gamétophytes femelles et mâles. Les microsporanges produisent les grains de pollen (mâles) et les mégasporanges produisent les mégaspores ou ovules (femelles).

Dans certains cas, le mégasporange et le microsporange se trouvent dans différents individus ou structures (gymnospermes) mais, généralement, dans la plupart des plantes, les deux ont la même structure connue sous le nom de fleur (angiospermes).

Les fleurs

Une fleur est une structure spécialisée pour la reproduction et naît de la tige comme "extension" du corps de la plante.

Le mégasporange contenu dans les fleurs a un "récipient" (l'ovaire) qui fonctionne dans la réception des grains de pollen, qui sont produits par le microsporange (à partir de la même fleur ou de fleurs différentes).

Les ovules dans l'ovaire contiennent tous les nutriments nécessaires pour soutenir le développement de l'embryon, de la graine et du fruit, un processus qui se produit après la pollinisation et la fécondation de l'ovule par un grain de pollen.

Les graines ainsi produites peuvent être dispersées par différents moyens et, une fois germées, former un nouveau sporophyte qui peut répéter le cycle de vie.

Exemples d'espèces de spermatophytes

Les spermatophytes sont des plantes extrêmement diverses, avec des cycles de vie, des formes, des tailles et des modes de vie très différents.

À ce groupe appartiennent toutes les plantes à fleurs que nous connaissons, pratiquement toutes les plantes que nous consommons pour notre nourriture et les grands et majestueux arbres qui composent les forêts et les jungles qui soutiennent la vie des animaux.

- La pomme, typique de la saison d'automne dans de nombreux pays saisonniers, appartient à l'espèce Malus domestica, elle fait partie de la division Magnoliophyta et de l'ordre des Rosales.

- Pinus mugo est une espèce de pin arbustif qui pousse dans les Alpes et dont sont extraits certains composés aux propriétés expectorantes, antiasthmatiques et désinfectantes.

- Le pain que l'homme consomme quotidiennement est fait avec des farines produites à partir des graines de blé, une espèce d'angiospermes appartenant au genre Triticum et qui s'appelle Triticum aestivum.

Évolution des spermatophytes

L'évolution des plantes à graines est étroitement liée à l'évolution de deux structures: les graines et les grains de pollen.

- Evolution des graines

L'évolution des graines est un processus qui s'est déroulé en plusieurs étapes, mais la séquence exacte de celles-ci n'est pas connue, et il se peut que deux ou plusieurs se soient produits en même temps. Ensuite, les «étapes» de l'évolution des semences sont présentées comme le proposent certains auteurs:

1-Hétérosporie

Le terme fait référence à la formation de deux types de spores haploïdes (avec la moitié de la charge chromosomique de la plante qui leur a donné leur origine) à l'intérieur de deux sporanges différents

- Mégaspores: en grand et en petit nombre, produites par méiose dans une structure connue sous le nom de mégasporange. Chaque mégaspore se développe à l'intérieur du gamétophyte femelle, dans lequel se trouvent des archégones.

- Microspores: les produits méiotiques du microsporange. Les microspores proviennent du gamétophyte mâle, dans lequel se trouvent les anthéridies.

Elle est considérée comme l'une des «étapes» essentielles de l'évolution des spermatophytes, car la condition ancestrale consistait en l'homosporium, c'est-à-dire la production d'un seul type de spores (spores égales).

2-Endosporie

En plus de la formation de deux types différents de spores, les spermatophytes ont développé une autre condition connue sous le nom d'endosporie, qui consiste en le développement complet du gamétophyte femelle à l'intérieur de la paroi d'origine de la spore.

La condition ancestrale est connue sous le nom d '«exosporie» et a à voir avec la germination de la spore et sa croissance en tant que gamétophyte externe.

3-Réduction du nombre de mégaspores

Les plantes à graines sont caractérisées par la production d'un seul mégaspore, une caractéristique qui aurait évolué de deux manières.

Au départ, ils devaient avoir acquis la capacité de réduire le nombre de cellules de méiose dans le mégasporange à une seule; Il est important de noter que chacune de ces cellules est connue sous le nom de cellule mère de mégasporocyte ou mégaspore.

Après la méiose, un seul mégasporocyte diploïde donne naissance à 4 mégaspores haploïdes. Trois de ces mégaspores «avortent», laissant un seul mégaspore fonctionnel, dont la taille augmente, ce qui est corrélé à l'augmentation de la taille et des ressources nutritionnelles dans le mégasporange.

4-Rétention du mégaspore

L'une des conditions ou caractéristiques ancestrales des spermatophytes est que le mégaspore soit libéré du mégaspore, ce qui a changé dans ce groupe, puisque dans ces plantes le mégaspore, une fois produit, est retenu dans le mégaspore.

Cette nouvelle «acquisition» évolutive s'est accompagnée, à son tour, d'une réduction de l'épaisseur de la paroi cellulaire du mégaspore.

5-Evolution du tégument

De nombreux auteurs considèrent que c'est l'un des derniers événements survenus au cours de l'évolution des plantes à graines. C'est le "recouvrement" du mégasporange par un tissu spécial appelé tégument, qui l'entoure presque complètement, avec l'expression de l'extrémité distale.

Le tégument se développe à partir de la base du mégasporange, qui peut être appelé nucela dans de nombreux textes.

Les archives fossiles montrent que le tégument a d'abord évolué sous forme de deux lobes distincts, mais toutes les plantes à graines qui existent aujourd'hui ont un tégument consistant en une couverture continue entourant la nucela à l'exception du micropyle, qui est l'extrême distale.

Le micropyle est le site d'entrée des grains de pollen ou du tube pollinique lors de la fécondation du mégaspore, il participe donc activement à ce processus.

- Evolution des grains de pollen

L'évolution des graines était directement accompagnée de l'évolution des grains de pollen, mais qu'est-ce qu'un grain de pollen?

Un grain de pollen est un gamétophyte endosporique mâle immature. L'endosporie de ces structures a évolué de manière similaire à ce qui s'est passé dans les graines, car il impliquait le développement du gamétophyte mâle à l'intérieur des parois de la spore.

Ils sont immatures car lorsqu'ils sont libérés, ils ne sont pas encore totalement différenciés.

Contrairement à d'autres types de plantes, et comme indiqué ci-dessus, les grains de pollen sont très différents des mégaspores. Ce sont des gamétophytes mâles extrêmement petits, constitués de quelques cellules.

Lorsqu'ils sont libérés du microsporange, les grains de pollen doivent être transportés vers le micropyle de l'ovule pour que la fécondation ait lieu. Le caractère ancestral de la pollinisation était anémophile (pollinisation par le vent).

Une fois en contact avec l'ovule, le gamétophyte mâle achève son développement en se divisant par mitose et en se différenciant. À partir de là, un tube pollinique exosporique se développe (à l'extérieur de la spore), qui fonctionne comme un organe pour l'absorption des nutriments autour du tissu sporophytique.

Le tube pollinique

Toutes les plantes à graines qui existent aujourd'hui ont des gamétophytes mâles capables de former un tube pollinique peu de temps après être entré en contact avec le tissu du mégaspore (la nucela). La formation du tube pollinique est connue sous le nom de syphonogamie.

En plus de fonctionner comme un organe pour l'absorption des aliments, le tube pollinique fonctionne dans la livraison des spermatozoïdes à «l'œuf» de l'ovule.

Références

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