TP-TD2 Structure de la plante : Mycorhizes et vaisseaux conducteurs

Introduction : Les feuilles effectuent la photosynthèse : 6 CO2 + 6 H2O + énergie lumineuse → C6H12O6 + 6 O2. L’eau et les ions minéraux (sève brute) sont prélevés dans le sol grâce aux racines associées à des filaments de champignons : les mycorhizes.  Le CO2 atmosphérique et l’énergie lumineuse sont récupérés par les parenchymes chlorophylliens et lacuneux des feuilles.  Le glucose produit par photosynthèse au niveau des feuilles doit ensuite être exporté (sève élaborée) vers l’ensemble de la plante (fleurs, bourgeons) et stocké dans les organes de réserves comme les racines (carotte, pomme de terre…).

Il existe donc un système de transport des sèves chez les plantes dites vasculaires.

Problème : On chercher à observer les mycorhizes et le système de transport des sèves chez une plante vasculaire.

Objectifs : 

  • Réaliser des coupes transversales et longitudinales de végétaux
  • Suivre des protocoles de colorations
  • Faire des préparations et des observations microscopiques

I- Les mycorhizes 

Doc. 1 : Les mycorhizes

90 % des plantes assurent leur apport en eau par une association symbiotique avec des filaments de champignons, c’est ce qu’on appelle une mycorhize

Les symbioses sont des associations étroites entre individus d’espèces différentes à bénéfices réciproques. Chaque partenaire doit donc y trouver un avantage.

On distingue des ectomycorhizes (ou mycorhizes externes) et des endomycorhizes (ou mycorhizes internes).  Seules 5% des angiospermes (plantes à fleurs) sont concernées par des ectomycorhizes, ce sont les arbres de nos forêts. Par contre la quasi-totalité de nos plantes sont concernées par des endomycorhizes. 

Les endomycorhizes arbusculaires, sont les plus répandues (environ 80 % des plantes vasculaires terrestres, soit plus de 400 000 espèces associées à moins de 200 espèces de champignons endomycorhiziens). Ces endomycorhizes tirent leur nom des structures formées à l’intérieur des cellules par les filaments du champignon (les hyphes) rappelant un petit arbre. S’ils traversent bien la paroi, ils ne pénètrent cependant pas la membrane plasmique de la cellule végétale, se contentant de provoquer une invagination de la membrane de celle-ci. Cela a pour effet d’accroître la surface de contact entre l’hyphe et la cellule de la plante et ainsi faciliter l’échange de métabolites entre les deux partenaires.

Doc. 2 : Croissance du basilic avec et sans mycorhizes

Modifié d’après svt dijon

Doc. 3 : Influence des mycorhizes sur l’absorption des ions du sol par des plants de tomates 

1- Mettre en œuvre le protocole de coloration des mycorhizes des racines de plantain puis observer les arbuscules au microscope.

Résultats

d’après M. Bosc

2- Identifier les échanges et les bénéfices réciproques des deux partenaires symbiotiques puis compléter le schéma fonctionnel d’une mycorhize ci-dessous :

Schéma fonctionnel d’une mycorhize à compléter (ou reproduire en plus grand :

II- La circulation des sèves

On appelle « sèves » les liquides circulant dans les vaisseaux de la plante.

Ci-dessous, la composition moyenne des  sèves brute et élaborée : 

Composants Sève brute Sève élaborée
H2O 99 80
Substances dissoutes 1 % 20 %
Saccharose (mg.mL-1) 0 80
Protéines ou acides aminés (mg.mL-1) Traces 81,5
Ions (µg.mL-1) 36,7 86,9

Doc.4 : Les vaisseaux conducteurs

Le phloèmeest un ensemble de petits vaisseaux (les tubes criblés) de diamètre homogène, constitués de nombreuses cellules vivantes accolées ensemble à leur extrémité par une paroi percée de petits trous : le crible. Leur paroi est composée de cellulose (paroi primaire) donc ces  vaisseaux sont colorés en « rose » par le carmin-vert de Mirande (Attention dans certaines préparations du commerce, les colorations sont inversées !).

Lexylème est constitué de cellules mortes dépourvues de parois transversales (aux extrémités) et formant des vaisseaux continus pouvant atteindre plusieurs mètres de long (avec un diamètre plus ou moins gros). Ces cellules présentent des parois cellulosiques épaissies par des dépôts plus ou moins importants de lignine (paroi secondaires) selon l’âge de la cellule, permettant d’assurer un rôle de soutien. (La lignine étant imperméable elle est  responsable, à terme, de la mort des cellules des vaisseaux qui ne peuvent plus faire d’échanges).

La lignine de leur paroi est colorée en « vert » par le carmin-vert de Mirande.

ECE : IDENTIFIER LES STRUCTURES PERMETTANT LA CIRCULATION DE LA SEVE BRUTE  

Afin d’identifier quels vaisseaux permettent la circulation de la sève brute et élaborée, réaliser l’ECE suivante (Voir la capsule vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=fwFLYcY0n-U ) et analyser l’expérience complémentaire.

Résultats

Expérience complémentaire :

Un plant de riz a été exposé à deux substances fluorescentes : l’une verte, au niveau des feuilles et l’autre rouge, au niveau des racines. Les parois des cellules exposées aux substances fluorescentes deviennent fluorescentes.

Ci-contre la coupe transversale d’un faisceau conducteur d’une feuille ce plant de riz.

L’organisation des vaisseaux conducteurs est différente selon les organes d’une plante.

Coupe longitudinale dans le xylème de céleri (vaisseaux annelés et spiralés)
  • Observer les coupes de différents organes et schématiser la disposition des vaisseaux conducteurs avec les figurés conventionnels dans le tableau.

Les figurés conventionnels sont les suivants pour réaliser un schéma au crayon à papier :