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Ecole de la chaire MMB – Aussois – 7 au 10 avril 2015
Ecologie et évolution des systèmes
de reproduction des plantes
Emmanuelle PorcherLaboratoire CESCO
Muséum national d’Histoire naturelle
http://parks.ci.lubbock.tx.us/
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Plan des cours
� Biologie et écologie de la reproduction des Angiospermes
� Interactions entre écologie et génétique dans l’évolution du taux d’autofécondation
� Un modèle de génétique quantitative pour l’évolution de la dépression de consanguinité
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La reproduction
� Ensemble des processus par lesquels les individus engendrent de nouveaux individus� Reproduction sexuée (= reproduction impliquant la
rencontre et la fusion de cellules sexuelles )� Reproduction asexuée� Chez les plantes, cycle haplo-diplophasique :
Méiose
FécondationPhase
haploïde (n)
Phase diploïde
(2n)
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Sporophytes et gamétophytes chez
les végétaux
� Chez les bryophytes (≈mousses)� Pied feuillé = gamétophyte
« Polytrichum commune » , female & sporophyte by Kristian Peters
« Polytrichum commune » , male by jimf_29605, Flicker
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Sporophytes et gamétophytes chez
les végétaux
� Chez les angiospermes (plantes à fleurs)� Pied feuillé = sporophyte
Pétale
Sépale
Fleur théorique des AngiospermesÉtamine
Filet
Anthère
Carpelle
Ovule
Stigmate
Style
Ovaire
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Où sont les gamétophytes ?
� Le gamétophyte mâle = le grain de pollen
Grains de pollen (n)
Loge pollinique
Section d’une jeune anthère de Lis
Ligne de déhiscence
http://faculty.clintoncc.suny.edu
Cellule végétative
Grain de pollen (n)
Cellule reproductrice
Noyau
Paroi (exine + intine)
Aperture
Grain de pollen de Lis 0,1 mm
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Le gamétophyte femelle :
le sac embryonnaire
Nucelle (2n)
Téguments (2n)
Micropyle
Sac embryonnaire (n)
http://sylva.for.ulaval.ca
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Les végétaux sont immobiles
Capturer du pollen Exporter du pollen
« Choisir » son partenaire
Ornithogalum dubium
http://www.microscopy-uk.org.uk
Importance des vecteurs de
pollinisation pour la reproduction
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Coévolution plantes/pollinisateurs et
diversité des morphologies florales
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La cellule végétale peut se “dédifférencier”
� � Grand rôle de la reproduction clonale
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Evolution des fleurs pour
assurer la reproduction
http://www.trekearth.com
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Les vecteurs de pollinisation sont indispensables
pour disperser et recevoir le pollen
� Pollinisation abiotique� Vent (anémophilie ou anémogamie)� Eau (Hydrogamie)
� Pollinisation biotique (zoogamie) ~90%� Insectes (Entomophilie)� Oiseaux (Ornithophilie)� Mammifères
� Chauve-souris (cheiroptérophilie)� Autres (rongeurs, marsupiaux, primates)
� Lézards
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Les exemples anecdotiques…
Teira dugesii (Lacertidae) drinking nectar in Musschia aurea (Campanulaceae)
Olesen & Valido 2003
Flowers of Massonia depressa and nectar-feeding visits by the rodent Gerbillurus paeba
(hairy-footed gerbil) Johnson et al. 2001
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Pollinisation abiotique� Fleurs discrètes, sans parfum ni nectar
� Étamines exposées au vent, stigmates plumeux
� NB : la majorité de la production alimentaire végétale (en calories)� Blé, maïs, riz
Plantago media
Wikimedia commons
Wikimedia commons
Zea mays
Poa sp.
Posidonia sp.
http://www.theabyss.gr
Meyer et al. (2004)
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Pollinisation abiotique� Grande quantité de pollen, petits grains, lisses
� Pollen souvent allergène
http://www.standardtrees.co.uk/
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer les pollinisateurs
� Signaux visuels ou olfactifs
Hyménoptères (abeilles, bourdons…)
Couleur jaune, bleu, violet, UV
Guides
Oiseaux (colibris)
Couleur rouge ou orange
Potentilla erecta
http://www.nhm.uio.no www.naturfotograf.coml
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Pollinisation biotique
http://www.csupomona.edu
Mimulus aurantiacus, Californie
http://www.santabarbarahikes.com
http://www.comoxvalleynaturalist.bc.cahttp://www.odolep.com
Hyles lineataCalypte anna
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Pollinisation biotique
Chauves-souris
Couleur pâle
Ouverture nocturne
Mouches
Couleur vert, marron
Odeur nauséabonde
Tacca chantrieri – La fleur du diable
http://pix.botany.org
http://www.batcon.org
Adansonia digitata – Le baobab
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Pollinisation biotique
� Guides à nectar
Viola sp.
Lumière naturelle
Ultra violet
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer les pollinisateurs
� Récompenses
Pollen
Oxythyrea funesta sur tournesol
Nectar
http://k47.pbase.com
http://www.pansphoto.com
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer les pollinisateurs
� Récompenses : ovules et graines
Figues et guêpes pollinisatrices
http://www.figweb.org
![Page 22: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/22.jpg)
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer les pollinisateurs
� Récompenses : abri et chaleur� Iris atrofusca sert de refuge à des abeilles mâles
solitaires
Sapir et al. 2006
![Page 23: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/23.jpg)
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer le pollen de son espèce
� Spécialisation des pollinisateurs
http://www.crawfordparkdistrict.orghttp://tn3-2.deviantart.com
![Page 24: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/24.jpg)
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer le pollen de son espèce
� Spécialisation des pollinisateurs
Angraecum sesquipedale
http://faculty.washington.edu/jrw/
Xanthopan morgani praedicta
http://www.everythingabout.net
![Page 25: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/25.jpg)
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Pollinisation biotique
� Coévolution plantes/pollinisateurs� Immobilité � attirer le pollen de son espèce
� Spécialisation des pollinisateurs
Trolle d’Europe et mouche chiastochète
http://www.ruhr-uni-bochum.de Yucca et papillon pollinisateur
http://www.britannica.com
www.valentine.gr
![Page 26: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/26.jpg)
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Pollinisation biotique : les tricheurs
Orchidées trompeuses
http://www.pbs.org
Ophrys apifera Ophrys insectifera
http://nature.hyperlink.cz http://www.crackedlens.co.uk
![Page 27: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/27.jpg)
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Pollinisation biotique : les tricheurs
Vol de nectar par certains bourdons ou abeilles
http://www.dl-digital.com
![Page 28: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/28.jpg)
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De la spécialisation à la généralisation
![Page 29: Ecologie et évolution des systèmes de reproduction des plantes](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042611/586e010c1a28ab35738b5127/html5/thumbnails/29.jpg)
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Emboîté Aléatoire
Dispersion des graines Pollinisation
Architecture des réseaux
de pollinisation
� Continuum entre spécialistes et généralistes
� Spécialisation asymétrique
� Cœur d’espèces fortement connectées
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� Différents scénarios d’extinction des pollinisateurs� Du plus généraliste au plus
spécialiste� Aléatoire� Du plus spécialiste au plus
généraliste
Conséquences de
l’architecture