Reproduction des plantes à fleurs — Exercices

Structures florales, double fécondation, ploïdie, pollinisation et formation du fruit.

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1Structures florales/ 4 pts

Réponds aux questions suivantes sur la structure de la fleur.

Cite les quatre verticilles d'une fleur hermaphrodite et précise le rôle de chacun.
Dans quelle structure se forment les grains de pollen ? Dans quelle structure se différencie le sac embryonnaire ?
Quelle est la différence entre une fleur hermaphrodite et une fleur unisexuée ? Donne un exemple de plante pour chaque cas.

2Ploïdie et double fécondation/ 6 pts

Chez le Blé (Triticum aestivum), le nombre de chromosomes est $2n = 42$.

Quel est le nombre de chromosomes dans un grain de pollen ? Justifie.
Quel est le niveau de ploïdie de l'oosphère ? De la cellule centrale du sac embryonnaire ?
Calcule le nombre de chromosomes (i) dans le zygote et (ii) dans la cellule-mère de l'albumen.
L'albumen du Blé est-il diploïde ou triploïde ? Justifie par le calcul.

3Pollinisation et adaptations/ 4 pts

On étudie deux espèces. L'espèce A possède des fleurs colorées, odorantes, avec des pétales en entonnoir et des glandes à nectar. L'espèce B possède de petites fleurs vertes, sans odeur ni nectar, et produit de grandes quantités de pollen très léger.

Quel mode de pollinisation peut-on attribuer à chaque espèce ? Justifie à partir des observations.
En quoi la pollinisation croisée est-elle avantageuse pour une population sur le plan génétique ?
Cite un mécanisme qui limite l'autopollinisation chez une plante hermaphrodite.

4Du pollen à la graine/ 4 pts

Remets dans l'ordre chronologique les événements suivants, puis réponds à la question :
A. Formation du tube pollinique — B. Dépôt du pollen sur le stigmate — C. Formation de l'albumen ($3n$) — D. Germination de la plantule — E. Formation du zygote ($2n$) — F. Maturation de la graine et du fruit.

Donne l'ordre chronologique correct des événements A à F.
Quel est le rôle de l'albumen dans la graine, puis lors de la germination ?

5Problème — Autofécondation et diversité génétique/ 6 pts

Chez la Tomate (Solanum lycopersicum), plante hermaphrodite, l'autofécondation est très fréquente. Chez le Maïs (Zea mays), les fleurs mâles (panicules) et femelles (épis) sont séparées sur la même plante (espèce monoïque) et la pollinisation est anémophile.

Explique pourquoi des autofécondations répétées réduisent la diversité génétique d'une population.
Chez le Maïs, la séparation des fleurs mâles et femelles sur le même individu garantit-elle la pollinisation croisée ? Justifie.
Propose un avantage et un inconvénient de la pollinisation anémophile par rapport à la pollinisation entomophile.

Corrigé détaillé

1Structures florales

a) $\text{Sépales : protection du bouton. Pétales : attraction des pollinisateurs.}$ $\text{Étamines : production du pollen. Pistil : réception du pollen, contient les ovules dans l'ovaire.}$

b) $\text{Grains de pollen : formés dans les anthères (étamines).}$ $\text{Sac embryonnaire : différencié dans l'ovule, contenu dans l'ovaire du pistil.}$

c) $\text{Hermaphrodite : porte étamines ET pistil sur la même fleur (ex. : tomate, lys).}$ $\text{Unisexuée : uniquement mâle (étamines) ou femelle (pistil) par fleur (ex. : maïs, noisetier).}$

2Ploïdie et double fécondation

a) $2n = 42 \Rightarrow n = 42 \div 2 = 21$ $\text{Grain de pollen (haploïde) : } n = 21 \text{ chromosomes.}$

b) $\text{Oosphère (gamète femelle) : haploïde, } n = 21 \text{ chr.}$ $\text{Cellule centrale (2 noyaux polaires fusionnés) : diploïde, } 2n = 42 \text{ chr.}$

c) $(i)\; n + n = 21 + 21 = 42 \text{ chr. (zygote)} \quad (ii)\; n + 2n = 21 + 42 = 63 \text{ chr. (cellule-mère albumen)}$ $\text{Zygote : } 2n = 42 \text{ chr. ; cellule-mère albumen : } 3n = 63 \text{ chr.}$

d) $n + 2n = 21 + 42 = 63 = 3 \times 21 = 3n$ $\text{L'albumen est triploïde } (3n = 63)\text{.}$

3Pollinisation et adaptations

a) $\text{Espèce A : fleurs colorées, odorantes, nectar} \Rightarrow \text{pollinisation entomophile (insectes).}$ $\text{Espèce B : fleurs discrètes, pollen léger et abondant} \Rightarrow \text{pollinisation anémophile (vent).}$

b) $\text{La pollinisation croisée apporte des allèles d'un individu génétiquement différent.}$ $\text{Elle augmente la diversité allélique des descendants et améliore la capacité d'adaptation de la population aux variations du milieu.}$

c) $\text{Dichogamie : maturité décalée des étamines et du pistil sur la même fleur.}$ $\text{Auto-incompatibilité : rejet moléculaire du propre pollen par le stigmate.}$

4Du pollen à la graine

a) $B\;(\text{pollinisation}) \to A\;(\text{tube pollinique}) \to E\;(\text{zygote, }2n) \to C\;(\text{albumen, }3n) \to F\;(\text{maturation}) \to D\;(\text{germination})$ $\text{Ordre : } B \rightarrow A \rightarrow E \rightarrow C \rightarrow F \rightarrow D$

b) $\text{Dans la graine : l'albumen stocke les réserves (amidon, lipides, protéines).}$ $\text{Lors de la germination, ces réserves alimentent l'embryon jusqu'à ce que la plantule soit capable de photosynthèse.}$

5Problème — Autofécondation et diversité génétique

a) $\text{Autofécondation : les deux gamètes proviennent du même individu, portant les mêmes allèles.}$ $\text{L'homozygotie augmente à chaque génération : la diversité génétique de la population diminue, réduisant sa capacité d'adaptation aux variations du milieu.}$

b) $\text{La monoécie sépare fleurs mâles et femelles sur la même plante, mais le pollen anémophile peut retomber sur les épis du même individu.}$ $\text{Ce n'est pas une garantie de pollinisation croisée. Seule la dioécie (individus mâles/femelles distincts) ou l'auto-incompatibilité l'assure strictement.}$

c) $\text{Avantage anémophile : indépendance vis-à-vis des pollinisateurs animaux (aucun risque lié à leur déclin).}$ $\text{Inconvénient : transport imprécis, production massive de pollen (coût énergétique élevé), dépendance aux conditions atmosphériques.}$