Séquence 2 : Quelles sont les conditions qui facilitent la fécondation ?

Se reproduire de façon sexuée quand on est immobile : l'exemple d'une plante à fleur Momordica charantia

Momordica charantia , la Margose , appartient aux plantes à fleurs. Comme beaucoup de plantes à fleurs, les individus de Margose sont hermaphrodites c'est à dire à la fois mâle et femelle. Mais la réussite de la reproduction sexuée s'appuie sur l'union d'une cellule sexuelle mâle et d'une cellule sexuelle femelle appartenant à des individus différents

Comment la fécondation peut-elle se réaliser entre les cellules sexuelles de deux individus immobiles et éloignés ?

 

Doc 1 : Abeille pollinisant des fleurs de Margose

 

Doc 2 : Comment les fleurs attirent les abeilles

« Les fleurs attirent les animaux auxquels elles offrent généralement de la nourriture ou des substances servant à confectionner le miel. Quand l'animal visite la fleur et récolte ce qui lui est adressé, il se souille de pollen ; arrivant sur une autre fleur, il se frotte aux stigmates et y dépose accidentellement du pollen.

(…) Les fleurs à Hyménoptères ( abeilles ) sont colorées, elles offrent du pollen et du nectar ( solution sucrée ), dans des corolles peu profondes ou assez larges pour laisser y entrer les insectes ; leur parfum est généralement léger »

extrait de La Botanique redécouverte , Aline Raynal-Roques, Belin 1994

 

Doc 3 : Comment le pistil retient le pollen

« Au terme de sa course, le pollen parvient sur le stigmate de la fleur à féconder où il adhère grâce aux qualités de la surface stigmatique : elle est généralement recouverte d'une sécrétion analogue à un nectar visqueux ; elle n'est produite que lorsque le pistil est fécondable. Cette substance retient le pollen et favorise sa germination. »

d'après La Botanique redécouverte , Aline Raynal-Roques, Belin 1994

 

Doc 4 : Mettre en évidence l'auto-incompatibilité

Protocole expérimental :

- Prélever des fleurs femelles et des fleurs mâles sur un seul individu de Margose.
   - Préparer deux lames propres.
   - Déposer une goutte de milieu de culture chaud et liquide sur chacune des lames.
   - Attendre le refroidissement 1 ou 2 minutes.
   - Saupoudrer au-dessus de chaque lame du pollen issu d'une étamine mûre.
   - Réaliser des coupes transversales dans l'ovaire d'une fleur femelle et les disposer sur le milieu d'une des lames.
   - Déposer chaque lame dans une boite de Pétri fermée dont le fond est recouvert de papier filtre humidifié. Attendre une dizaine de minutes.
   - Observer tour à tour chaque lame au microscope au faible puis au fort grossissement.
   - Répéter les observations à différents intervalles de temps.

 

Doc 5 : Culture de pollen de Momordica charantia au bout de 24 heures : (a) en présence d'une coupe transversale d'ovaire, (b) pollen seul.


Questions :

1) Document 1 et 2 : Explique comment le rapprochement des cellules sexuelles mâles (produites dans les étamines) et des cellules sexuelles femelles (contenues dans le pistil) est réalisé chez les plantes à fleurs comme la Margose.

2) Documents 2 et 3 : Quelles sont les conditions mises en place par la Margose pour favoriser ce rapprochement ?

3) Les individus de Margose portent des fleurs mâles et des fleurs femelles. Les fleurs mâles d'un individu sont donc toujours plus proches des fleurs femelles du même individu que de celles des autres individus. Quel est le problème qui se pose à cette plante pour que sa reproduction sexuée soit réussie ?

4) Réalise l'expérience présentée document 4. Quel est le résultat obtenu sur chaque lame au bout de 1 heure ?

5) Quels sont les résultats obtenus au bout de 24 heures, (document 5) ? Comment la Margose évite-t-elle l'autofécondation c'est-à-dire la fécondation de ses cellules sexuelles femelles par ses propres cellules sexuelles mâles ?

6) Récapitule les différents mécanismes mis en place par la Margose pour favoriser la fécondation entre cellules sexuelles d'individus différents

Remarques pour le professeur :

•  Milieu de culture pour les grains de pollen : eau distillée + saccharose (11%) + agar (1%). Faire chauffer doucement jusqu'à dissolution complète.

•  Les lames peuvent être conservées dans la boite de Pétri maintenue humide pour une observation le lendemain (t=24h). Au-delà la conservation n'est pas souhaitable compte tenu des conditions non stériles de la manipulation et des risques importants de contamination microbienne.

 

Activité proposée par Laurence Comte
Crédits photo : Laurence Comte

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