Biologie végétale : croissance, photosynthèse et reproduction des plantes

I. Définition et organisation générale

Une plante est un être vivant fixé au sol, constitué de deux appareils :

• Appareil végétatif : racines, tige, feuilles ;
• Appareil reproducteur : fleurs, fruits, graines.

Adaptations morphologiques

• Racines profondes : prélèvement de l'eau ;
• Feuilles étroites : limitation de l'évaporation ;
• Tiges lignifiées : rigidité.

II. Circulation de la matière

Racines

Les poils absorbants captent l'eau et les sels minéraux. Les mycorhizes sont une symbiose entre racines et champignons.

Feuilles

Elles comportent un épiderme (protection), un parenchyme palissadique (photosynthèse) et des stomates (échanges gazeux).

Transport de la sève

• Xylème : sève brute (eau + sels minéraux) ;
• Phloème : sève élaborée (glucides).

III. Croissance et différenciation

Les méristèmes sont des zones de divisions cellulaires situées au niveau des racines et des tiges.

Types de croissance

• Mérèse : division cellulaire ;
• Auxèse : élongation cellulaire.

Les phytohormones (comme l'auxine) modulent la croissance.

IV. Différenciation et développement

Les facteurs environnementaux influencent le développement : le phototropisme (réaction à la lumière) et le gravitropisme (réaction à la gravitation).

V. Photosynthèse

Équation globale : 6 CO₂ + 6 H₂O + lumière → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Phase claire

Elle a lieu dans les thylakoïdes. Elle comprend la photolyse de l'eau : 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻. Elle produit de l'ATP et des coenzymes réduits, qui serviront aux réactions d'oxydation.

Phase sombre

Elle a lieu dans le stroma. Le cycle de Calvin fixe le CO₂ grâce à l'enzyme Rubisco. Grâce à l'énergie de la phase claire, il est converti en trioses phosphates.

VI. Utilisation des produits de la photosynthèse

Ces produits peuvent être transformés en molécules plus pérennes :

• Cellulose : paroi cellulaire souple ;
• Lignine : rigidité et imperméabilité ;
• Tanins : défense ;
• Anthocyanes : couleurs attirant les pollinisateurs.

VII. Reproduction asexuée

Multiplication végétative

Elle se fait par stolons (fraisier), rhizomes (bambou) ou tubercules (pomme de terre).

Techniques artificielles

• Bouturage : utilisation d'un fragment de plante ;
• Marcottage : enracinement de tiges.

VIII. Reproduction sexuée

Structure de la fleur

• Sépales : protection ;
• Pétales : attraction ;
• Étamines : production de pollen (gamètes mâles) ;
• Pistil : ovaire contenant les gamètes femelles.

Fécondation

Le pollen est déposé puis germe. Le tube pollinique progresse jusqu'à l'ovule, les gamètes fusionnent, et le tissu de l'ovaire se transforme en fruit et graine.

Pollinisation et dissémination

• Pollinisation : anémogamie (vent), zoogamie (animaux), hydrogamie (eau) ;
• Dissémination des graines : anémochorie (vent), zoochorie (animaux), hydrochorie (eau).

IX. De la plante sauvage à la plante cultivée

Syndrome de domestication

Il désigne les différences phénotypiques entre plantes sauvages et cultivées.

Sélections

• Sélection programmée : choix de caractères intéressants (taille, rendement) ;
• Sélection empirique : reproduction des plantes les mieux adaptées au champ, selon les agriculteurs.

X. Diversité des plantes cultivées

Il existe de nombreuses variétés, mais la réduction de la biodiversité est une conséquence. Ces espèces nécessitent une action humaine permanente, ainsi que des relations de mutualisme.

XI. Techniques modernes

• Mutagenèse : provoquer des mutations pour obtenir de nouveaux caractères ;
• Sélection assistée par marqueurs : identification précise des gènes utiles.

OGM (organismes génétiquement modifiés)

• Avantages : résistance aux maladies et meilleure productivité ;
• Risques : perte de biodiversité et apparition d'espèces résistantes.