Contrôle génétique des fleurs
Une variété de gènes contrôle le développement des fleurs, qui implique la maturation sexuelle et la croissance des organes reproducteurs comme le montre le modèle ABC.
Objectifs d’apprentissage
Diagrammez le modèle ABC du développement des fleurs et identifiez les gènes qui contrôlent ce développement
Principes clés
Principes clés
- Le développement des fleurs décrit le processus par lequel les angiospermes (plantes à fleurs) produisent un modèle d’expression génétique dans les méristèmes qui conduit à l’apparition d’une fleur ; la fonction biologique d’une fleur est d’aider à la reproduction.
- Pour que la floraison se produise, trois développements doivent avoir lieu : (1) la plante doit atteindre la maturité sexuelle, (2) le méristème apical doit se transformer d’un méristème végétatif en un méristème floral, et (3) la plante doit développer des organes floraux individuels.
- Ces développements sont initiés à l’aide de la transmission d’un signal complexe appelé florigène, qui implique une variété de gènes, y compris CONSTANS, FLOWERING LOCUS C et FLOWERING LOCUS T.
- Le dernier développement (la croissance des organes individuels de la fleur) a été modélisé à l’aide du modèle ABC du développement de la fleur.
- Les gènes de classe A affectent les sépales et les pétales, les gènes de classe B affectent les pétales et les étamines, les gènes de classe C affectent les étamines et les carpelles.
Termes clés
- sépale : partie d’une angiosperme, et l’une des parties constitutives du calice ; collectivement, les sépales sont appelés le calice (pluriel calices), le verticille le plus externe des parties qui forment une fleur
- étamine : chez les plantes à fleurs, la structure d’une fleur qui produit le pollen, généralement constituée d’une anthère et d’un filament
- verticule : un verticille ; un groupe de parties similaires telles que des feuilles rayonnant à partir d’un axe partagé
- biennale : une plante qui a besoin de deux ans pour compléter son cycle de vie
- vorille : un cercle de trois feuilles, fleurs ou autres organes ou plus, autour de la même partie ou articulation d’une tige
- meristème apical : le tissu de la plupart des plantes contenant des cellules indifférenciées (cellules méristématiques), que l’on trouve dans les zones de la plante où la croissance peut avoir lieu à l’extrémité d’une racine ou d’une pousse.
- angiosperme : plante dont les ovules sont enfermés dans un ovaire
- pérenne : plante active toute l’année ou qui survit pendant plus de deux saisons de croissance
- primitif : une agrégation de cellules qui constitue la première étape du développement d’un organe
Contrôle génétique des fleurs
Le développement des fleurs est le processus par lequel les angiospermes produisent un modèle d’expression génétique dans les méristèmes qui conduit à l’apparition d’une fleur. Une fleur (également appelée » bloom » ou » blossom « ) est la structure reproductive que l’on trouve chez les plantes à fleurs. Trois développements physiologiques doivent se produire pour que la reproduction ait lieu :
Anatomie d’une fleur : Les fleurs matures aident à la reproduction de la plante. Pour parvenir à la reproduction, la plante doit devenir sexuellement mature, le méristème apical doit devenir un méristème floral, et la fleur doit développer ses organes reproducteurs individuels.
- la plante doit passer de l’immaturité sexuelle à un état de maturité sexuelle
- le méristème apical doit se transformer d’un méristème végétatif en un méristème floral ou inflorescence
- les fleurs. organes individuels doivent croître (modélisés à l’aide du modèle ABC)
Développement de la fleur
Une fleur se développe sur une pousse ou un axe modifié à partir d’un méristème apical déterminé (déterminé signifiant que l’axe croît jusqu’à une taille déterminée). La transition vers la floraison est l’un des principaux changements de phase qu’une plante effectue au cours de son cycle de vie. La transition doit avoir lieu à un moment propice à la fertilisation et à la formation des graines, garantissant ainsi un succès reproductif maximal. Afin de fleurir à un moment approprié, une plante peut interpréter d’importants signaux endogènes et environnementaux tels que les changements de niveaux d’hormones végétales et les changements saisonniers de température et de photopériode. De nombreuses plantes pérennes et la plupart des plantes bisannuelles ont besoin d’une vernalisation pour fleurir.
Contrôle génétique du développement des fleurs
Lorsque les plantes reconnaissent une opportunité de fleurir, les signaux sont transmis par le florigène, qui implique une variété de gènes, notamment CONSTANS, FLOWERING LOCUS C et FLOWERING LOCUS T. Florigen est produit dans les feuilles dans des conditions favorables à la reproduction et agit dans les bourgeons et les extrémités en croissance pour induire un certain nombre de changements physiologiques et morphologiques différents.
D’un point de vue génétique, deux changements phénotypiques qui contrôlent la croissance végétative et florale sont programmés dans la plante. Le premier changement génétique implique le passage de l’état végétatif à l’état floral. Si ce changement génétique ne fonctionne pas correctement, la floraison n’aura pas lieu. Le deuxième événement génétique suit l’engagement de la plante à former des fleurs. Le développement séquentiel des organes végétaux suggère l’existence d’un mécanisme génétique dans lequel une série de gènes sont séquentiellement activés et désactivés. Cette commutation est nécessaire pour que chaque verticille obtienne son identité unique finale.
Modèle ABC du développement floral
Dans le modèle ABC simple du développement floral, trois activités génétiques (appelées fonctions A, B et C) interagissent pour déterminer les identités de développement des primordia d’organes (singulier : primordium) au sein du méristème floral. Le modèle ABC du développement de la fleur a d’abord été développé pour décrire l’ensemble des mécanismes génétiques qui établissent l’identité des organes floraux chez les Rosidés et les Astérides ; ces deux espèces possèdent quatre verticilles (sépales, pétales, étamines et carpelles), qui sont définis par l’expression différentielle d’un certain nombre de gènes homéotiques présents dans chaque verticille.
Dans le premier verticille floral, seuls les gènes A sont exprimés, ce qui conduit à la formation des sépales. Dans le deuxième verticille, les gènes A et B sont exprimés, conduisant à la formation des pétales. Dans le troisième verticille, les gènes B et C interagissent pour former les étamines et, au centre de la fleur, les gènes C seuls donnent naissance aux carpelles. Par exemple, lorsqu’il y a une perte de fonction du gène B, les fleurs mutantes sont produites avec des sépales dans le premier verticille comme d’habitude, mais aussi dans le deuxième verticille au lieu de la formation normale de pétales. Dans le troisième verticille, l’absence de la fonction B mais la présence de la fonction C imite le quatrième verticille, conduisant à la formation de carpelles également dans le troisième verticille.
Modèle ABC du développement des fleurs : Les gènes de classe A (bleu) affectent les sépales et les pétales, les gènes de classe B (jaune) affectent les pétales et les étamines, les gènes de classe C (rouge) affectent les étamines et les carpelles.
La plupart des gènes centraux dans ce modèle appartiennent aux gènes MADS-box et sont des facteurs de transcription qui régulent l’expression des gènes spécifiques à chaque organe floral.