Les fonctions
des racines
des notions sur la physiologie végétale
Les racines sont des organes
de l’appareil végétatif et sont dans la continuité de la tige.
Généralement souterraines,
elles sont difficiles à étudier mais assurent différentes fonctions
indispensables à la vie de la plante.
I. L’APPAREIL RACINAIRE
PERMET L’ANCRAGE DE LA PLANTE DANS SON MILIEU DE VIE
a) L’ancrage précoce lors de la germination
Lors de la germination, la
croissance radiculaire met en place très rapidement une racine séminale qui
ancre la graine au sol et qui peut être relayée par des racines adventives et
des ramifications.
C’est le gravitropisme
positif de cette jeune racine qui lui confère ce comportement :
– observation du tropisme et
de l’enfouissement de la racine qui émerge de la graine de haricot lors de la
germination.
b) Les différents systèmes d’ancrage
Les racines s’agencent selon
plusieurs systèmes (pivotant, fasciculé, mixte).
Des racines particulières
renforcent l’ancrage (racines adventives des Poacées, contreforts de Fromager,
échasses de Rhizophora, adhésives du Philodendron, etc.).
Certaines racines ont des
propriétés contractiles favorables à l’enfouissement dans le sol (Luzerne).
Le gravitropisme positif est
plus ou moins marqué selon les systèmes considérés :
– observation des systèmes
racinaires d’herbacées comme une Poacée (Blé), une Dicotylédone (Luzerne).
II. LA RACINE ASSURE
L’ABSORPTION MINÉRALE DE LA PLANTE
a) Absorption mettant en jeu uniquement la racine
Les racines absorbent la
solution du sol par les poils absorbants situés au niveau de la zone pilifère
des radicelles. Le rhizoderme présente des adaptations cytologiques (surface
d’échanges) et physiologiques (effet rhizosphère) qui optimisent le prélèvement
de
l’eau et des ions.
Les gradients de potentiel
hydrique et ionique permettent une absorption radiale de la solution du sol
pour constituer la sève brute :
– observation de la zone
pilifère à la loupe et réalisation du montage pour une observation au
microscope de poils absorbants ;
– observation de la CT de la
racine montrant son organisation concentrique et la relation structure fonction
de cet organe.
Adaptation des systèmes
racinaires extensifs (extension verticale, latérale et mixte) favorisant le
drainage du sol.
Cadre et objectif. La leçon pourra être illustrée par des observations à
différentes échelles ; macroscopique et microscopique. Les adaptations extrêmes
ne seront pas détaillées ici.
Illustrations. Cf. déroulement de l’exposé.
Le remaniement du système
racinaire permet de prospecter de nouveaux volumes
édaphiques.
b) Absorption lors d’associations avec des micro-organismes
Lors d’associations avec des
champignons, mycorhizes, le prélèvement hydrominéral est plus élevé.
De même, l’association de
certains groupes ou espèces avec des bactéries permet la fixation de l’azote
atmosphérique du sol :
– observation de CT de
racines mycorhizées (endo- et ectomycorhize) et de CT de nodosités racinaires
de Fabacées.
III. MAINTIEN DE L’ESPÈCE ET
COLONISATION DU MILIEU
a) Les racines assurent la
conservation de l’individu au cours des saisons Les racines accumulent des réserves et passent la
saison froide en vie ralentie dans le sol (tubercules racinaires de
Dahlia, de carotte, manioc, etc.).
Ces organes sont capables de
mettre en place une nouvelle partie aérienne à partir de bourgeons et de
maintenir l’individu d’une année sur l’autre :
– observation des
tubercules racinaires de Carotte (bisannuelle) et de Dahlia (vivace) et de
la CT de ces racines montrant
les réserves.
b) Les racines participent à la colonisation de l’espace
Le fractionnement de
l’appareil racinaire peut engendrer de nouveaux individus qui constituent un
clone (Dalhia, Ficaire, Framboisier, etc.) :
– observation de drageons
de Framboisier.
IV. CONCLUSION
La racine est un organe
hétérotrophe. Son fonctionnement ne peut se faire que par une coopération
avec les autres organes de
l’appareil végétatif, notamment avec les feuilles chlorophylliennes.
Les principales adaptations
des Angiospermes au milieu aérien
Les plantes aériennes sont
soumises aux contraintes spécifiques du milieu aérien. Leur réussite dans cet
environnement déshydratant, non porteur, changeant et pauvre en éléments
nutritifs, s’explique par la mise en place de réponses adaptatives.
I. ADAPTATIONS PERMETTANT DE
VIVRE DANS UN MILIEU DÉSHYDRATANT
a) Protection des surfaces aériennes
Mise en place de revêtements
de protection au niveau des organes transpirant comme les feuilles et les tiges
: épiderme cutinisé, suber, etc.
Comportements protecteurs des
organes aériens, nasties.
Contrôle stomatique et
l’hormone du stress hydrique (ABA).
b) Fécondation indépendante de l’environnement aqueux
Mise en place de la
siphonogamie chez les groupes adaptés au milieu aérien.
Grains de pollen résistants
aux conditions aériennes et protection du gamétophyte femelle dans le
sporophyte.
II. ADAPTATIONS PERMETTANT DE
VIVRE DANS UN MILIEU NON PORTEUR
a) Mise en place de tissus de soutien
Tissus de soutien primaires collenchymateux
et sclérenchymateux des organes en structure
primaire.
Tissus de soutien secondaires
xylémiens hétéroxylés (fibres du bois).
b) Les adaptations favorisant la dispersion
Organisation des pollens,
propice à la dispersion par le vent ou les animaux.
Particularités anatomiques
des graines et des fruits, favorables à la dissémination.
L’accumulation de l’auxine
sur la face inférieure de la racine gravistimulée, inhibe l’auxèse,
alors que les cellules de la
face opposée sont stimulées par une plus faible concentration.
III. ADAPTATIONS PERMETTANT
LE PRÉLÈVEMENT EN MILIEU PAUVRE
a) La mise en place d’appareils de collecte étalés
Extension du système de
prélèvement dans le sol (diversité des systèmes racinaire et ramification).
c Organisation de l’appareil
foliaire et efficacité des prélèvements en gaz (CO2, O2).
b) La mise en place d’associations favorables aux prélèvements
Associations mycorhiziennes
et augmentation de l’efficacité de prélèvement des éléments
hydrominéraux.
Associations avec des bactéries
et formation de nodosités fixatrices d’azote.
Cadre et objectif. Cette leçon est très large et notre approche mettra en
évidence les principales adaptations en fonction des contraintes majeures.
IV. ADAPTATIONS AU CHANGEMENT
DES CONDITIONS CLIMATIQUES
a) Les organes résistants aux mauvaises saisons
Organes végétatifs (rhizomes,
bulbes, tubercules, etc.) et reproducteurs (graines, fruits).
Structures protectrices de
ces organes (organes souterrains, téguments, etc.).
b) Les propriétés physiologiques protectrices
Diminution de l’intensité de
l’activité biologique en attendant des conditions meilleures (quiescence,
dormance).
Abscission foliaire et mise
en place de bourgeons pour la reprise végétative et reproductrice.
V. CONCLUSION
Ces adaptations sont de
divers ordres (morpho-anatomique, physiologique, etc.). De nombreuses réponses
se retrouvent chez les animaux aériens soumis aux mêmes contraintes.
Les besoins
alimentaires de l’Homme et leur couverture
Les Angiospermes sont fixés
et prélèvent dans le sol les éléments hydro-minéraux dont elles ont besoin.
Cette nutrition met en jeu l’appareil racinaire qui collecte activement l’eau
et les ions pour constituer la sève brute dans le système circulatoire de la
plante.
I. SOLUTION DU SOL
BIODISPONIBLE POUR LA PLANTE
a) Importance de la solution du sol
Extraction de la solution du
sol et son importance quantitative.
Composition ionique de la
solution du sol et ses variations.
La solution du sol est
localisée dans la microporosité.
b) Force de rétention du sol et force de prélèvement de la plante
Les particules édaphiques
retiennent la solution du sol par les forces matricielle et osmotique. Cette
rétention est fonction des caractéristiques du sol.
Le prélèvement de cette
solution suppose que la plante exerce une force de succion supérieure à la
force de rétention. Elle est fonction de la plante et du milieu de vie.
Le point de flétrissement
donne une idée de la force maximale de succion de la plante.
II. STRUCTURES DE PRÉLÈVEMENT
DE LA SOLUTION DU SOL
a) Prélèvement par les poils absorbants des portions racinaires jeunes
La zone pilifère est
permanente sur les parties jeunes de la racine.
Le poil absorbant présente
les caractéristiques d’une bonne surface d’échange (loi de Fick).
L’effet rhizosphère favorise
la mobilisation des ions du sol.
b) Prélèvement lors d’associations mycorhiziennes
Diversité des types
d’associations mycorhiziennes.
Caractéristiques cytologiques
et modalités de l’interaction cellulaire plante-mycélium.
L’association mycorhizienne qui
concerne 90 % des plantes vasculaires est une association à bénéfices
réciproques ; une symbiose.
Le réseau mycélien permet de
drainer un volume important de sol et de prélever activement la solution du
sol.
Cadre et objectifs. Ce sujet ne porte que sur une partie active de
l’appareil végétatif et sur les processus spécifiques qui s’y déroulent.
III. FORMATION DE LA SÈVE
BRUTE
a) La circulation radiale de l’eau se fait grâce au gradient de Yh
Organisation anatomique d’une
CT d’une racine avec ses poil absorbants et d’une CT d’une racine colonisée par
des hyphes.
Le gradient globalement
décroissant du Yh entre le sol et le cylindre central permet
lenmouvement radial de l’eau.
Circulation apoplasmique et
symplasmique de l’eau.
La transpiration foliaire et le
chargement ionique du xylème permettent de maintenir le mouvement.
b) Le transport radial des ions
Mise en évidence d’un
phénomène actif qui consomme de l’énergie.
Importance du transport
apoplasmique et symplasmique des ions.
Modalités actives de la traversée
de la membrane plasmique et le tri membranaire.
La barrière endodermique
impose le passage par la voie symplasmique.
Chargement actif du xylème
par des mécanismes de transport actif.
c) La solution de sève brute a une composition différente de la solution du
sol
Étude comparée de la
composition de la sève brute et de la solution du sol.
La composition de la sève
brute varie en fonction des besoins de la plante et est ajustée par des signaux
de demande nutritionnelle.
La sève brute peut être
enrichie en molécules organiques.
IV. CONCLUSION
La sève brute formée est
transportée par les vaisseaux du xylème aux différents tissus actifs, notamment
vers les organes transpirants. Les feuilles ainsi alimentées perdent l’eau lors
de la transpiration. La plante est donc traversée par un flux hydrique.