GERMINATION: STRUCTURE D'UNE GRAINE, PROCESSUS, TYPES - LA BIOLOGIE - 2024

La germination est le processus par lequel le contenu embryonnaire dans les graines des plantes spermatophytes se développe pour donner une nouvelle plante, et est caractérisé par la saillie du testa ou du tégument de la racine vers l'extérieur.

Dans le règne végétal, les spermatophytes sont le groupe de plantes appelées "plantes supérieures", qui ont pour caractéristique déterminante la production de graines à la suite de leur reproduction sexuée, dont il tire son nom, puisque "sperma" signifie en grec la graine.

Germination d'une plante dicotylédone (Source: MAKY.OREL via Wikimedia Commons)

Le groupe des spermatophytes est composé de plantes à fleurs ou angiospermes et de plantes non fleuries ou gymnospermes, qui produisent des graines enfermées dans une structure appelée «ovaire» ou graines nues, respectivement.

La germination d'une graine, quel que soit son type, peut être comprise comme l'ensemble des étapes consécutives qui font qu'une graine au repos ou en sommeil, avec une faible teneur en eau, montre une augmentation de son activité métabolique générale et commence la formation d'un plantule de l'embryon à l'intérieur.

Le moment exact où la germination se termine et où la croissance commence est très difficile à définir, car la germination a été spécifiquement définie comme la rupture de la couverture séminale qui, à elle seule, est déjà le résultat de la croissance (division et allongement des cellules).

De nombreux facteurs affectent le processus de germination, pour la plupart endogènes (viabilité, degré de développement de l'embryon, etc.) et exogènes (disponibilité de l'eau, température et composition atmosphérique, par exemple).

Structure de la graine

Les plantes angiospermes ont des graines de structure relativement simple, puisqu'elles consistent en un embryon (produit de la fécondation de l'ovule par le grain de pollen) qui est entouré d'un revêtement appelé «sac embryonnaire», qui dérive également du processus de fécondation.

Le tégument de la graine est connu sous le nom de testa et est le produit du développement des téguments internes de l'ovule. L'embryon se nourrit d'une substance dans laquelle il est immergé, l'endosperme, qui peut également devenir un tissu rudimentaire dans les plantes à cotylédons.

Les cotylédons sont des feuilles primaires qui peuvent remplir des fonctions nutritionnelles pour l'embryon et peuvent être responsables de la photosynthèse du plant qui se forme lorsque la graine germe.

La quantité de substance de réserve est très variable parmi les graines, notamment en ce qui concerne la composition des protéines, des graisses et des glucides qu'elles contiennent. Cependant, la principale substance de stockage des graines, dans une plus ou moins grande mesure, est généralement l'amidon.

L'embryon est la structure fondamentale d'une graine. Elle peut être considérée comme une "plante miniature" et se compose d'une radicule, d'un plumule ou d'un épicotyle (au-dessus de l'endroit où se trouvent les cotylédons), d'un ou plusieurs cotylédons et d'un hypocotyle (sous les cotylédons).

A partir de la radicule se forme ensuite la racine, qui est la partie souterraine d'une plante; l'épicotyle sera plus tard l'axe principal de la tige, dans la partie aérienne; tandis que l'hypocotyle est la partie de l'embryon qui unit la radicule au plumule ou à l'épicotyle, c'est-à-dire qui unit la tige à la racine chez la plante adulte.

Il est important de noter qu'il existe une grande diversité de graines dans la nature, notamment en ce qui concerne la taille, la forme, la couleur et la structure générale, sans compter leurs caractéristiques physiologiques intrinsèques.

Processus (étapes)

Toutes les graines mûres sont dans un état connu sous le nom de quiescence, par lequel ces structures de propagation peuvent résister à des périodes prolongées pendant lesquelles les conditions favorables nécessaires à la germination ne sont pas en place.

La quiescence d'une graine est inversée en présence d'eau, d'une composition atmosphérique et d'une température convenables (selon le type de graine, bien sûr).

La germination, une fois la quiescence passée, comprend des processus communs dans la physiologie des plantes:

- la respiration

- absorption de l'eau

- la conversion des "aliments" en substances solubles

- la synthèse d'enzymes et d'hormones

- métabolisme de l'azote et du phosphore

- la translocation des glucides, des hormones, de l'eau et des minéraux vers les méristèmes et

- la formation de tissus.

Cependant, les physiologistes des plantes ont défini trois étapes spécifiques qui sont: l'imbibition, l'élongation cellulaire et l'augmentation du nombre de cellules (division cellulaire), cette dernière dépendant de différents événements génétiques et moléculaires.

Imbibition

La teneur en eau d'une graine mature est considérablement faible, ce qui favorise la léthargie métabolique des tissus à l'intérieur. Ainsi, la première étape de la germination d'une graine est l'absorption d'eau, appelée imbibition.

L'imbibition restaure la turgescence des cellules embryonnaires, qui étaient auparavant plasmolysées en raison de la petite taille de leurs vacuoles presque vides.

Pendant les premières heures de cette étape, aucun changement chimique n'est observé dans les graines, ainsi que tout type d'activité lié à l'allongement ou à l'allongement des parois cellulaires, etc.

Peu de temps après, l'hydratation des tissus (dans des conditions d'atmosphère et de température favorables), permet l'activation des organites et des enzymes cellulaires, notamment des mitochondries. Cette activation favorise également la synthèse d'hormones et de protéines, nécessaires aux événements ultérieurs.

Allongement et augmentation du nombre de cellules (division)

Après quelques heures d'imbibition (selon le degré de dessiccation des graines), on peut apprécier l'allongement des cellules appartenant à la radicule, ce qui permet à cette structure de s'étendre et de sortir de la surface qui la recouvre.

Les premières divisions cellulaires se produisent dans le méristème racinaire, juste au moment où la radicule «casse» le tissu qui la recouvre. A ce moment, certains changements cytologiques sont observés, tels que l'apparence plus proéminente du noyau de chaque cellule.

Étapes de la germination d'une graine d'A. Thaliana (Source: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

L'enveloppe de la graine ou testa est traversée ou cassée par la racine primaire, qui est représentée par la radicule, après quoi l'axe hypocotylédone continue le processus d'élongation. Les cotylédons restent à l'intérieur du testa pendant ce processus, quel que soit le type de germination.

Pendant ce processus, la nutrition des cellules embryonnaires dépend de l'activité des enzymes responsables de la dégradation des glucides et des graisses de réserve dans l'endosperme et / ou les cotylédons, activité totalement dépendante du processus d'imbibition précédent.

Types de germination

Les types de germination ont été définis en fonction du sort des cotylédons lorsque le plant est formé à partir de l'embryon. Les deux types les plus connus sont la germination épigée et la germination hypogée.

Schéma du processus de germination d'une graine de pois (Source: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992travail dérivé: Œuvre Begoonderivative: Begoon via Wikimedia commons)

Germination épigée

Il se produit dans de nombreuses plantes ligneuses, y compris les gymnospermes, et se caractérise par les cotylédons émergeant du sol comme «poussés» par l'épicotyle allongé.

Germination hypogée

Cela se produit lorsque les cotylédons restent dans la partie souterraine, pendant que l'épicotyle se développe en érection et des feuilles photosynthétiques se développent à partir de celui-ci. Il est courant pour de nombreuses espèces végétales, comme l'érable, le châtaignier et l'hévéa.

Références

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