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La diversité morphologique des végétaux : divergence, convergence

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Objectif : Le phénotype morphologique (c'est-à-dire l'aspect extérieur) d'un individu résulte des interactions entre l'expression du génotype et son contrôle par l'environnement.
Les gènes gouvernent à la fois les grands traits de l'organisation et les détails de la structure, en permettant la synthèse de protéines spécifiques aux diverses échelles qui constituent l'organisme (cellules, tissus, organes, plan d'organisation).
En quoi l'étude de la morphogenèse des végétaux permet-elle d'aborder dans un cadre intégré ces différents phénomènes qui contribuent à l'établissement du phénotype ?
1. Des végétaux avec des ports différents
a. A l'intérieur d'une même espèce
  • Prenons le cas de deux chênes, arbres communs des forêts tempérées, plantés en même temps dans deux endroits différents, mais appartenant à la même espèce. Un arbre isolé dans un champ présente une partie aérienne majestueuse, en boule, occupant un grand volume réparti dans toutes les directions de l'espace. Un arbre situé au milieu d'une futaie (groupe d'arbres provenant de plantation ou semis destiné à la production) aura un port plus élancé, des branches latérales moins nombreuses et un feuillage placé davantage en hauteur.

     

  • Un pissenlit de plaine a une taille plus importante qu'un pissenlit qui pousse à la montagne, en altitude.

     

  • Un haricot placé à l'obscurité grandit beaucoup moins qu'un haricot de la même espèce placé à la lumière ; de plus le premier a une couleur pâle tandis que le second apparaît bien vert.

 

Les épicéas présentent des formes particulières de ramification des branches selon l'altitude. A basse altitude, ils ont une forme en peigne, liée à des chutes de neige mêlée d'eau liquide qui pèse lourdement sur les branches. A moyenne altitude, la forme en brosse prédomine jusqu'à la limite supérieure de la forêt ; cette forme est associée à une neige peu mouillée. Au dessus de cette limite, en présence de vents violents et de brouillards givrants, les arbres ont une forme plate.

 

Ces différences sont liées à l'environnement dans lequel pousse le végétal. Des facteurs climatiques (température, lumière, teneur en eau) et les paramètres chimiques du sol (minéraux et pH) agissent sur les parties aériennes et souterraines de la plante : on les qualifie de facteurs abiotiques.
Les autres êtres vivants ont une influence sur la morphologie végétale. Ils constituent les facteurs biotiques.
b. Dans des espèces différentes
Le chêne a un port en arbre, mais il est différent de celui du cèdre ou de celui du sapin. Le genêt à balai, le cytise ont un port en buisson. Le chiendent, la marguerite sont des plantes herbacées érigées, dont la hauteur n'attendra jamais des valeurs extraordinaires comparables à celles d'un arbre. Quant au pissenlit ou à la pâquerette, ce sont aussi des plantes herbacées, mais elles ont une forme de rosette.

Les végétaux sont reconnaissables par leur port qui diffère d'une espèce à une autre. La morphologie dépend donc aussi des caractéristiques génétiques de l'espèce.

2. Des végétaux avec des ports identiques
Dans les régions où souffle fréquemment un vent fort, par exemple le long des côtes marines, les arbres de différentes espèces prennent des formes semblables. Les branches se développent d'une manière dissymétrique, orientées par le sens du vent dominant ; celles qui ont le moins de prise au vent sont plus fournies et poussent mieux. En conséquence, l'arbre acquiert un port en drapeau.

Les plantes du désert (Cactacées, Euphorbiacées...) ont des feuilles remplacées par des aiguillons.

Si l'on fait des boutures à partir de plantes ayant une morphologie particulière liée à l'environnement, mais qu'on les place dans des conditions d'environnement neutres, on obtient des plantes ayant perdu cette morphologie particulière. Une bouture ne conserve pas les particularités provoquées par l'action des facteurs externes sur la plante mère.

 

L'essentiel

La morphologie d'un végétal dépend en partie des caractéristiques génétiques de l'espèce. En fonction de leur environnement, des individus d'une même espèce peuvent avoir une morphologie différente.
Des réponses morphologiques semblables peuvent être obtenues avec des végétaux d'espèces différentes placés dans un même environnement.

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