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Les plantes réagissent aux stimuli
Les plantes réagissent à divers stimuli liés aux changements d'éléments importants pour la survie des plantes. Il s'agit notamment de :
- la lumière
- La disponibilité de l'eau
- la gravité
- La concentration de dioxyde de carbone
- L'infection par des champignons et des bactéries
La régulation interne nécessaire pour répondre à un stimulus est encore plus pertinente chez les plantes car, contrairement aux animaux, les plantes ne peuvent pas se déplacer. Toutes les réactions des plantes doivent se limiter à l'endroit où elles sont enracinées. De plus, les plantes n'ont pas de système nerveux de coordination comme les animaux. Cela signifie que la coordination des réponses entre les différentes parties du corps d'une plante repose sur des systèmes de communication chimique et des substances semblables aux hormones végétales, telles que les facteurs de croissance des plantes, l'acide abscissique (ABA) et l'éthène.
Les hormones végétales sont donc essentielles pour diriger les réponses à une variété de stimuli. La transmission des messages des hormones végétales se fait par le biais d'interactions avec la surface de la membrane ou les récepteurs internes des cellules cibles. Cette interaction déclenche une signalisation chimique ou ionique interne qui amplifie le signal/message et provoque une réponse.
L'ABA est un exemple d'hormone végétale largement produite dans tout le corps de la plante et responsable du contrôle des réponses de la plante au stress environnemental tel que le manque d'eau. L'ABA est donc connue comme l'hormone du stress, et son action déclenche la fermeture des stomates de la plante et réduit la perte de vapeur d'eau à travers la feuille, par exemple, ou inhibe la croissance de la plante.
Lesstomates sont de minuscules pores situés sur la face inférieure des feuilles, par lesquels des substances, telles que l'oxygène et la vapeur d'eau, peuvent se diffuser.
Les réponses des plantes aux stimuli peuvent être liées à des changements rapides de turgescence dans les cellules de garde. Les cellules de garde contrôlent l'ouverture des stomates par lesquels les feuilles interagissent avec l'atmosphère et régulent l'absorption de dioxyde de carbone, ce qui est essentiel pour contrôler l'environnement interne des feuilles et la photosynthèse. Cependant, la plupart des réponses des plantes en réaction à des stimuli tels que la gravité ou la lumière consistent à modifier la croissance de leurs racines ou de leurs pousses en utilisant des facteurs de croissance végétale.
Laturgescence décrit le fait d'être droit et gonflé en raison de la présence d'eau à l'intérieur de la cellule végétale.
Hormones végétales - Facteurs de croissance des plantes
Les facteurs de croissance desplantes sont des messagers chimiques fabriqués en petites quantités par divers tissus répartis dans le corps de la plante et non par des cellules spécialisées à l'intérieur de glandes comme les hormones animales.
Les facteurs de croissance sont transportés par la sève du phloème ou du xylème ou peuvent être diffusés directement entre les cellules pour cibler les cellules voisines. Il en résulte une réponse liée à la croissance, telle que l'élongation des cellules, qui affecte la direction de la croissance de la plante. Il existe essentiellement deux types de facteurs de croissance des plantes : les auxines, dont l'acide indoleacétique (IAA) est le plus important, et les gibbérellines.
Les gibbérellines
Les gibbérellines sont produites dans tout le corps de la plante, en forte concentration dans les jeunes feuilles et les graines. Ces facteurs sont essentiellement impliqués dans la régulation de la germination des graines et le contrôle de l'élongation des tiges.
Les gibbérellines sont produites aux premiers stades de la germination par l'embryon végétal naissant et stimulent les cellules à synthétiser l'amylase, qui est cruciale pour obtenir l'énergie nécessaire à la croissance de l'embryon.
Les gibbérellines sont également présentes dans les tiges des plantes, où elles jouent un rôle essentiel dans la croissance et la hauteur de la plante en stimulant la division et l'élongation des cellules dans la tige.
Lagermination décrit le processus par lequel une plante se développe à partir d'une graine.
L'amylase est une enzyme qui catalyse la décomposition de l'amidon en sucres que la graine en germination peut utiliser pour sa croissance.
Acide indoleacétique
L'acide indoleacétique (IAA) est la plus importante auxine fabriquée par les plantes. Ce facteur de croissance est produit dans les extrémités en division ou méristèmes des racines et des pousses et contrôle leur croissance en influençant l'élongation des cellules végétales.
Lescellules des méristèmes sont des cellules indifférenciées des plantes qui ont la capacité de subir une division cellulaire et de se différencier en divers tissus végétaux. Ce sont les cellules souches de la plante.
L'action de l'AAI entraîne l'élongation des cellules végétales car elle augmente la plasticité de la paroi cellulaire des jeunes cellules végétales, ce qui permet leur expansion. L'hypothèse de la croissance acide présente une explication possible de ce mécanisme. Selon cette hypothèse, l'IAA augmente la plasticité de la paroi cellulaire des plantes en stimulant les cellules ciblées pour augmenter le transport actif des ions hydrogène du cytoplasme cellulaire dans la paroi cellulaire. Cela acidifie la paroi et relâche les liens dans sa structure, ce qui lui permet de s'étirer et de s'allonger.
Tropismes
Un tropisme est un type de réponse différentielle de la croissance des plantes à des stimuli qui leur permet de maximiser leurs conditions environnementales.
Il existe plusieurs types de tropismes en fonction de la nature du stimulus d'origine, mais tous les tropismes provoquent une croissance directionnelle d'une partie du corps d'une plante, comme ses pousses ou ses racines. Les types de tropismes sont les suivants :
- le phototropisme (stimuli lumineux)
- Géotropisme/gravitropisme (stimuli de gravité)
- lechimiotropisme (stimuli chimiques)
- Thigmotropisme (stimuli tactiles)
Cette croissance peut être dirigée vers les stimuli (réponse positive) ou s'en éloigner (réponse négative), ce qui signifie que la direction de la réponse (croissance) dépend de la direction du stimulus. Tu trouveras ci-dessous deux exemples des réactions de tropisme les plus pertinentes chez les plantes : le phototropisme et le gravitropisme.
Phototropisme
Le phototropisme est la croissance directionnelle des parties du corps des plantes, comme les pousses ou les racines, en fonction de la direction des stimuli lumineux.
Lorsque les plantes poussent sous une lumière ambiante, qu'elle soit forte ou faible, et dans des conditions de gravité normales, elles ont tendance à pousser en ligne droite vers le haut ; dans des conditions de faible luminosité, les plantes ont tendance à pousser vers le haut davantage et plus rapidement que dans des conditions de forte luminosité. Cependant, le phototropisme se produit lorsque les plantes sont exposées à une lumière unilatérale ou à une lumière plus brillante d'un côté que de l'autre. Lorsque les plantes sont exposées à ces conditions d'éclairage, le phototropisme fait que les pousses poussent vers la source de lumière (ou le côté le plus lumineux) et que les racines s'en éloignent. Comme les pousses poussent dans la direction des stimuli, elles ont un phototropisme positif, tandis que les racines qui s'éloignent ont un phototropisme négatif. Ces réactions des plantes permettent d'assurer leur survie en veillant à ce que les pousses reçoivent autant de lumière que possible pour effectuer la photosynthèse, et que les racines restent enfouies dans le sol en s'éloignant de la lumière lorsqu'elles émergent de la terre.
Le phototropisme négatif et positif est le résultat de l'exposition de la partie du corps de la plante à la lumière et de sa flexion vers ou loin de la source lumineuse. Cette réaction de flexion se produit en raison de la répartition inégale de l'AAI dans le corps de la plante, causée, dans ce cas, par les stimuli lumineux.
Lephototropisme positif décrit la croissance dans la direction des stimuli lumineux. Le phototropisme négatif décrit la croissance dans la direction opposée aux stimuli lumineux.
Comme nous l'avons déjà mentionné, l'IAA est une auxine produite dans les pointes de croissance des pousses et des racines et est distribuée uniformément dans toute la partie du corps de la plante dans un scénario d'éclairage normal. Cependant, les stimuli de distribution inégale de la lumière provoquent une accumulation d'IAA sur le côté le plus ombragé de la partie exposée du corps de la plante. Dans les pousses, les cellules du côté ombragé ayant plus d'IAA commenceront à s'allonger davantage et à plier toute la structure vers la lumière. Dans les racines, cependant, c'est l'inverse qui se produit car des concentrations plus élevées d'IAA inhibent l'élongation des cellules, ce qui signifie que le côté lumineux des racines s'allongera plus rapidement que le côté ombragé, provoquant ainsi la courbure de la racine vers le sol.
Gravitropisme
Outre la lumière, les plantes sont également sensibles à la gravité, qui influence la direction de leur croissance par le biais du gravitropisme. Comme tout ce qui se trouve sur terre, les plantes reçoivent le même stimulus de gravitation unidirectionnel qui nous tire vers le bas, vers le noyau de la terre.
Les réponses aux stimuli gravitationnels sont importantes pour contrôler la croissance des plantes. Par exemple, les pousses qui s'éloignent de l'attraction gravitationnelle vers la lumière sont négativement gravitropiques, tandis que les racines de la plante poussent vers l'attraction gravitationnelle vers le sol et sont donc positivement gravitropiques.
Le gravitropismepositif décrit la croissance dans la direction de l'attraction gravitationnelle. Le gravitropisme négatif décrit la croissance dans la direction opposée à l'attraction gravitationnelle.
Leseffets du gravitropisme sont peut-être plus évidents chez les plantes à croissance horizontale. Chez les plantes à croissance horizontale, les racines présentent toujours un gravitropisme positif et les pousses, un gravitropisme négatif. Comme pour le phototropisme, la gravité influence la distribution de l'IAA dans les plantes. Lors de la croissance latérale, l'IAA s'accumule sur le côté inférieur de la partie du corps (racine ou pousse), c'est-à-dire le côté le plus proche du sol. Dans les pousses, l'accumulation d'IAA favorise l'élongation des cellules, ce qui signifie que les cellules du côté inférieur s'allongent et que la structure se plie et pousse vers le haut, comme elle le ferait si la plante était verticale. Dans les racines, l'accumulation d'AAI inhibe l'élongation cellulaire, ce qui signifie que les cellules du côté opposé s'allongent davantage et que la structure se plie et se développe vers le bas.
Facteurs de croissance chez les plantes - Principaux enseignements
- La plupart des réactions des plantes consistent à modifier leur croissance en utilisant des facteurs de croissance végétaux. Il existe deux types de facteurs de croissance des plantes : les auxines (IAA) et les gibbérellines.
- Le facteur de croissance IAA est l'auxine la plus importante qui régule la croissance des plantes. Il le fait en permettant l'élongation des cellules grâce à l'augmentation de la plasticité de la paroi cellulaire des cellules ciblées.
- Le tropisme est un type de réponse différentielle de la croissance des plantes aux stimuli qui leur permet de maximiser leurs conditions environnementales.
- Le phototropisme est une réponse de la croissance des plantes aux stimuli lumineux. Le gravitropisme est une réponse de la croissance des plantes aux stimuli de la gravité. Un tropisme négatif signifie que la croissance de la plante se fait dans la direction opposée au stimulus, tandis qu'un tropisme positif entraîne la croissance de la plante vers le stimulus.
- Les racines sont positivement gravitrophes et négativement phototrophes, tandis que les pousses sont positivement phototrophes et négativement gravitrophes. La gravité et la lumière influencent la distribution de l'IAA dans les cellules des plantes, ce qui permet aux plantes de répondre à la croissance.
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