Biologie végétale
Associations et interactions chez les plantes
Émile Duhoux
Michel Nicole
Dunod
Préface
Ennemis et amis intimes
III
Partie A
Interactions plantes-symbiotes: les symbioses fixatrices d'azote
1
Chapitre 1
Les symbioses Rhizobium-Légumineuses
2
1.1 Les partenaires végétaux
2
1.2 Les partenaires bactériens
4
1.3 Organisation du nodule
8
1.4 Formation d'un nodule
10
1.4.1 Les signaux moléculaires10
1.4.2 Ontogenèse du nodule12
a) Infection du poil absorbant
12
b) Initiation du primordium nodulaire
12
c) Formation du cordon d'infection
14
d) Développement du nodule et régulation du nombre de nodules
14
1.5 La symbiose Rhizobium-Parasponia
16
1.6 La fixation d'azote atmosphérique
18
Chapitre 2
Les symbioses actinorhiziennes
22
2.1 Les partenaires végétaux
22
2.2 Le partenaire bactérien
24
2.3 Le nodule actinorhizien ou actinorhize
28
2.4 Les interactions plante/Frankia: exemple de la symbiose Casuarina/Frankia
30
2.4.1 L'interaction peut être observée au niveau histo-cytologique30
2.4.2 Interaction moléculaire31
2.4.3 Ontogenèse du nodule
34
Chapitre 3
Diversité des types nodulaires
36
3.1 Les grands types de nodules
36
3.1.1 Nodules déterminés et indéterminés36
3.1.2 Nodules des légumineuses et des plantes actinorhiziennes36
3.2 Les nodules aériens
38
3.2.1 L'exemple du Sesbania rostrata (Papilionoideae)38
a) Les sites d'infection
38
b) Ontogenèse du nodule
39
c) Intérêt agronomique
39
3.2.2 La nodulation aérienne
40
Chapitre 4
Les symbioses avec les cyanobactéries
42
4.1 La symbiose Azolla-Anaebaena
42
4.2 Les symbioses chez Gunnera et Cycas
44
4.2.1 La symbiose Gunnera-Nostoc44
4.2.2 La symbiose Cycas-Nostoc
44
Chapitre 5
Évolution des symbioses fixatrices d'azote
46
5.1 Un clade unique des plantes à nodules fixateurs d'azote
46
5.2 Apparitions de la symbiose
48
5.2.1 Chez les plantes actinorhiziennes48
5.2.2 Chez les légumineuses49
5.2.3 Signification évolutive du prénodule49
5.3 Origine des nodulines
50
Partie B
Interactions Plantes-Symbiotes: Les associations mycorhiziennes
53
Chapitre 6
Les grands types de mycorhizes et leur organisation
54
6.1 Classification des mycorhizes
54
6.2 Les endomycorhizes
56
6.2.1 Les partenaires56
a) Les plantes-hôtes
56
b) Les champignons
56
6.2.2 Cycle de vie d'un champignon endomycorhizien AM58
6.2.3 Infection de la plante-hôte60
6.2.4 Les arbuscules et les vésicules62
a) Les arbuscules
62
b) Les vésicules
62
6.2.5 Modifications cellulaires et moléculaires au cours du développement de la mycorhize64
6.2.6 Une curiosité: les pseudonodules à mycorhizes66
6.3 Les ectomycorhizes
68
6.3.1 Les partenaires68
a) Les plantes-hôtes
68
b) Les champignons
68
6.3.2 Mycorhizes et fructifications de champignons72
a) Relations mycorhizes/carpophores d'un Basidiomycotina: le lactaire délicieux
72
b) Relations mycorhizes/carpophore d'un Ascomycotina: la truffe
74
6.3.3 Interactions plante/champignon76
a) Les différentes étapes
76
b) Les interactions moléculaires
78
Chapitre 7
Rôles et applications des mycorhizes
80
7.1 Rôles des mycorhizes dans la nutrition minérale de la plante
80
7.1.1 Augmentation de volume du sol exploré80
7.1.2 Nutrition azotée améliorée80
7.1.3 Nutrition phosphatée améliorée80
7.1.4 Le coût en carbone des symbioses mycorhiziennes82
7.1.5 Effets bénéfiques des champignons mycorhiziens82
7.2 Applications de la mycorhization contrôlée
84
7.2.1 Technologie de l'inoculation84
7.2.2 Application dans la production forestière84
7.2.3 Mycorhizes et micropropagation84
7.2.4 Application dans la production de champignons comestibles
84
Chapitre 8
Évolution des symbioses mycorhiziennes
86
8.1 Origines évolutives des symbioses mycorhiziennes
86
8.2 Rôle des mycorhizes dans l'évolution des végétaux
88
8.2.1 Coévolution des racines et des champignons mycorhiziens88
8.2.2 Histoire évolutive des mycorhizes89
8.3 Évolution de la signalisation dans les endosymbioses
89
8.3.1 Régulation de l'organogenèse89
8.3.2 Un dialogue moléculaire à l'origine des endosymbioses90
8.3.3 Les voies de signalisation90
8.4 Les plantes mycotrophes: exemples d'interactions trophiques inversées
92
8.4.1 La Néottie nid-d'oiseau (Neottia nidus-avis)92
8.4.2 Le Monotrope (Monotropa hypopitys)
92
Partie C
Interactions plantes-parasites
95
Chapitre 9
Diversité des partenaires et modes d'actions
96
9.1 Champignons
96
9.1.1 Quelques données sur la systématique des champignons phytopathogènes96
9.1.2 Comment les champignons attaquent les plantes97
a) Les structures d'infection
97
b) Les enzymes de dégradation des parois
97
c) Les toxines, facteurs prépondérants du développement des maladies
99
9.2 Les procaryotes: bactéries et mollicutes
101
9.2.1 Quelques données sur la systématique des procaryotes phytopathogènes102
a) Les bactéries
102
b) Les mollicutes
102
9.2.2 Comment les bactéries parasites s'associent aux plantes102
a) Colonisation des plantes par les espèces du genre Xanthomonas102
b) Colonisation des plantes par Rhodococcus103
c) Colonisation des plantes par Agrobacterium tumefaciens106
9.2.3 Développement des mollicutes dans les plantes108
9.3 Les virus
110
9.3.1 Quelques données sur la classification et la nomenclature des virus111
9.3.2 Morphologie, composition et structure des virus113
9.3.3 Le cycle cellulaire du virus dans la plante113
a) La traduction du génome
114
b) La réplication
114
c) L'encapsidation
114
9.3.4 Le mouvement du virus dans la plante114
9.4 Les nématodes phytoparasites
116
9.4.1 Quelques données sur la systématique des nématodes phytoparasites116
9.4.2 Comment les nématodes infectent les racines des plantes
118
Chapitre 10
Réponses des plantes aux agents pathogènes
119
10.1 Le déterminisme génétique de la résistance
119
10.1.1 La réaction hypersensible119
10.1.2 Les gènes de résistance: rôles et structures121
10.1.3 Les déterminants bactériens de l'avirulence122
10.1.4 Interactions entre les produits de gènes R et Avr
122
10.2 La transduction du signal
123
10.2.1 Le choc oxydatif: les formes réactives de l'oxygène124
10.2.2 Le rôle des hormones dans la signalisation et la régulation de la défense126
a) L'acide salicylique
127
b) L'éthylène
127
c) L'acide jasmonique
127
d) La systémine
128
10.2.3 Interconnexion des différentes voies de signalisation128
10.3 Les réactions de défense
129
10.3.1 Les éliciteurs des réactions de défense130
10.3.2 Le renforcement des barrières physiques131
10.3.3 L'obstruction des vaisseaux131
10.3.4 Les molécules antimicrobiennes134
10.4 Une réponse originale: l'extinction de gènes
135
10.4.1 L'initiation135
10.4.2 La propagation systémique et le maintien du mécanisme
135
Chapitre 11
La coévolution plante-parasite
137
11.1 Coévolution plante-parasite à l'échelle populationnelle
138
11.2 Coévolution plante-parasite au plan génétique
138
11.3 Coévolution plante-parasite au plan physiologique
140
Partie D
Interactions plante-plante
141
Chapitre 12
Les plantes parasites
142
12.1 Diversité des plantes parasites
142
12.1.1 Les grands types de plantes parasites142
a) Les hémiparasites et les holoparasites
142
b) Les parasites épirhizes et épiphytes
142
12.1.2 Origine évolutive du parasitisme143
12.2 Un exemple d'hémiparasite épiphyte: le Gui
144
12.2.1 Morphologie144
12.2.2 Le Gui est une plante parasite144
12.2.3 Cycle de vie144
12.3 Un exemple d'hémiparasite épirhize: le Striga
146
12.3.1 Le genre Striga146
12.3.2 Cycle biologique de Striga hermonthica146
12.3.3 Interactions entre le parasite et l'hôte146
12.3.4 Les Striga dans les cultures147
Chapitre 13
Interaction pollen-plante
148
13.1 La pollinisation
148
13.1.1 Exemple des Orchidées148
13.1.2 La goutte micropylaire des Gymnospermes150
13.1.3 Exemple des Araceae152
1.3.2 Les incompatibilités polliniques154
a) L'incompatibilité interspécifique
154
b) L'auto-incompatibilité hétéromorphe
154
d) L'auto-incompatibilité homomorphe
154
Bibliographie
158
Glossaire
159
Crédits
161
Index
165