Expérimentation en Biologie et Physiologie végétales
Roger Prat
Éditions Quae
Préface d'annie mamecier
1
Introduction
5
I Biochimie
9
1 Oses et diholosides
9
1.1 Réaction générale des oses : réaction de Molisch9
1.2 Mise en évidence des sucres réducteurs (réaction de Fehling)10
1.3 Mise en évidence des sucres réducteurs (réaction au nitrate d'argent)11
1.4 Hydrolyse acide du saccharose12
2 Constituants pariétaux
13
2.1 Réaction générale des polysaccharides (APS ou acide périodique/Schiff)13
2.2 Mise en évidence de la cellulose14
2.3 Mise en évidence des pectines15
2.4 Extraction et propriétés des pectines in vitro16
2.5 Mise en évidence de la lignine (phloroglucine chlorhydrique)17
3 Substances de réserve
18
3.1 Mise en évidence et localisation de l'amidon par le lugol18
3.2 Structure de l'amidon (phénomène de la croix noire)19
3.3 Extraction de l'amidon et préparation d'un empois20
3.4 Hydrolyse acide de l'amidon21
3.5 Mise en évidence de l'inuline23
3.6 Mise en évidence et caractérisation des lipides23
3.7 Mise en évidence des grains d'aleurone24
3.8 Caractérisation des protéines (réaction du biuret)25
3.9 Caractérisation des protéines (réaction xanthoprotéique)26
4 Pigments photosynthétiques
26
4.1 Extraction globale des pigments26
4.2 Chromatographie sur papier28
4.3 Observation d'un spectre d'absorption29
4.4 Spectre d'absorption (ExAO-spectrophotomètre)30
4.5 Fluorescence de la chlorophylle31
4.6 Séparation des pigments par solubilité différentielle32
4.7 Séparation des pigments sur colonne34
4.8 Spectres d'absorption des pigments36
4.9 Extraction des pigments d'une algue rouge37
5 Autres substances
38
5.1 Mise en évidence des lycopènes38
5.2 Mise en évidence des anthocyanes39
5.3 Extraction et propriétés des anthocyanes40
5.4 Mise en évidence de l'oxalate de calcium40
5.5 Mise en évidence des tannins41
5.6 Mise en évidence d'essences42
6 Activités enzymatiques
42
6.1 Mise en évidence d'une activité amylasique42
6.2 Hydrolyse enzymatique de l'amidon44
6.3 Synthèse de l'amidon45
6.4 Mise en évidence d'une saccharase extracellulaire46
6.5 Mise en évidence d'une peroxydase47
6.6 Cinétiques enzymatiques48
7 Acides nucléiques
50
7.1 Mise en évidence in situ de l'ADN50
7.2 Extraction de l'ADN51
II Histologie des plantes
53
1 Quelques techniques simples d'histologie
53
1.1 Réaliser des sections fines d'échantillons variés53
1.2 Observer sans coloration les coupes obtenues55
1.3 Utiliser des colorants spécifiques56
1.4 Utiliser une double coloration, le carmin-vert d'iode56
2 Reconnaître les différents types de tissus
57
2.1 Tissus de revêtement58
2.2 Tissus de soutien59
2.3 Tissus conducteurs primaires59
2.4 Parenchymes60
2.5 Cambium et tissus conducteurs secondaires60
3 Application à l'étude de quelques organes
61
3.1 Tige de Dicotylédone herbacée (lamier)61
3.2 Tige de Monocotylédone (iris)62
3.3 Feuille de Dicotylédone (lierre)62
3.4 Feuille de Monocotylédone (brome)63
3.5 Racine jeune de Dicotylédone (ficaire)64
3.6 Racine de Monocotylédone (iris)65
3.7 Tige de Dicotylédone ligneuse (bruyère)65
3.8 Racine de Dicotylédone ligneuse66
4 Cas particulier du bois
67
4.1 Interpréter la structure d'un tronc d'arbre67
4.2 Structure microscopique du bois69
5 Quelques applications
70
5.1 Planches de bois70
5.2 Contreplaqué70
5.3 Papyrus71
III Respiration et fermentation
75
1 Respiration : utilisation du dioxygène
75
1.1 Mise en évidence75
1.2 Nécessité d'un substrat (ExAO-oxygraphe)77
1.3 Nature du substrat (ExAO-oxygraphe)79
1.4 Concentration en substrat (ExAO-oxygraphe)80
1.5 Respiration des plantes aériennes (ExAO-oxygraphe)81
2 Production de dioxyde de carbone
81
2.1 Mise en évidence81
2.2 Cinétique (ExAO-pHmètre)83
3 Respiration mitochondriale
84
3.1 Isolement de mitochondries85
3.2 Fonctionnement in vitro des mitochondries88
4 Fermentation alcoolique
90
4.1 Mise en évidence90
4.2 Mise en évidence des produits formés91
4.3 Sucres fermentescibles92
4.4 Fermentation propre des végétaux supérieurs93
5 Applications de la fermentation alcoolique
95
5.1 Isolement du gluten à partir de farine de blé95
5.2 Préparation d'une pâte à pain96
IV Photosynthèse
99
1 Formation de dioxygène
99
1.1 Mise en évidence (méthode des bulles)99
1.2 Mise en évidence (indicateur d'oxydation)102
1.3 Cinétique de la production de dioxygène103
1.4 Effet d'écran106
1.5 Rôle de l'éclairement106
1.6 Importance de l'orientation foliaire (ExAO-oxygraphe)107
1.7 Rôle de la chlorophylle108
1.8 Rôle du dioxyde de carbone en milieu aquatique109
1.9 Rôle du dioxyde de carbone en milieu aérien110
2 Consommation de dioxyde de carbone
111
2.1 Mise en évidence en milieu aquatique111
2.2 Cinétique de l'absorption de CO2 (ExAO-pHmètre)112
3 Synthèse de glucides
113
3.1 Rôle de la lumière et des pigments113
3.2 Localisation au niveau des chloroplastes114
4 Spectre d'action
115
4.1 Protocole classique115
4.2 Analyse critique116
5 Réaction de hill
118
5.1 Isolement des chloroplastes118
5.2 Mise en évidence d'une réduction119
5.3 Dégagement de dioxygène et réduction (ExAO-oxygraphe)121
6 Plantes en C3 et en C4
122
V La plante et l'eau
125
1 Osmose
125
1.1 Mise en évidence de la plasmolyse125
1.2 Construction d'un osmomètre127
1.3 Expérience de Traube128
1.4 Turgescence et plasmolyse129
1.5 Rôle de la paroi (protoplastes)131
2 Mesure des pressions cellulaires
132
2.1 Pression osmotique et concentration cellulaire132
2.2 Pression osmotique (méthode cryoscopique)134
2.3 Pression osmotique (méthode densitométrique)135
2.4 Pression osmotique (méthode réfractométrique)136
2.5 Potentiel hydrique (méthode des frites)137
3 Perméabilité aux substances dissoutes
139
3.1 Coloration vitale de la vacuole140
3.2 Pénétration différentielle de substances140
3.3 Pénétration des ions141
4 Absorption de l'eau
141
4.1 Mise en évidence (potomètre)142
4.2 Localisation143
4.3 Sécheresse du sol144
5 Transpiration
145
5.1 Mise en évidence145
5.2 Localisation par le chlorure de cobalt146
5.3 Observation des stomates147
5.4 Réalisation d'empreintes stomatiques148
5.5 Fermeture des stomates en cas de stress hydrique149
5.6 Réalisation d'un modèle de stomate150
6 Circulation de l'eau
150
6.1 Mise en évidence150
6.2 Expérience de Dixon152
6.3 Structure du système conducteur153
7 Mouvements de turgescence
154
7.1 Observation de la séismonastie de la sensitive154
7.2 Morphologie de la feuille de sensitive156
7.3 Potentiel d'action de la sensitive (ExAO)156
7.4 Mouvement de la dionée gobe-mouche158
7.5 Repliement des feuilles d'oyat159
8 Adaptation des plantes aux milieux secs
161
8.1 Laurier-rose : des cryptes pilifères161
8.2 Ptilotrichum : des poils-parasols162
8.3 Plantes grasses : réduction de la surface foliaire163
9 Adaptation des plantes au milieu aquatique
164
9.1 Une plante aquatique : le nénuphar164
9.2 Une plante de milieu humide : le jonc165
9.3 Cas particulier de l'élodée165
VI Morphogenèse
167
1 Germination
167
1.1 Types de germinations167
1.2 Étapes de la germination168
1.3 Forces d'imbibition des graines169
1.4 Vie ralentie et vie active (ExAO-oxygraphe)170
1.5 Apparition de sucres réducteurs au cours de la germination170
1.6 Mise en évidence d'une activité amylasique171
1.7 Extraction d'une activité amylasique172
2 Localisation de la croissance
173
2.1 Cinétique de la croissance d'un organe17'
2.2 Expérience de Sachs174
2.3 Gradient de croissance d'une tige175
2.4 Mesure des longueurs cellulaires176
2.5 Localisation des divisions cellulaires177
3 Régulation de la croissance
178
3.1 Test pisum de Went178
3.2 Test avena de Went180
3.3 Effet inhibiteur de la lumière et étiolement181
3.4 Rôle de l'étiolement182
3.5 Effet de l'éthylène sur le sens de croissance183
3.6 Effet de l'auxine sur l'élongation184
4 Dominance apicale
187
4.1 Mise en évidence187
4.2 Rôle des cytokinines188
4.3 Rôle de l'auxine189
5 Ramification
191
5.1 Acrotonie et basitonie191
5.2 Hypotonie192
5.3 Monopode et sympode193
6 Croissance du système racinaire
194
6.1 Racines pivotantes et fasciculées194
6.2 Formation des racines secondaires194
6.3 Rhizogenèse et auxine195
7 Mouvements de croissance
195
7.1 Mise en évidence du gravitropisme196
7.2 Annulation du gravitropisme197
7.3 Gravitropisme des racines197
7.4 Observation des cellules réceptrices de la coiffe199
7.5 Mise en évidence et étude du phototropisme200
7.6 Étude en 3D d'un mouvement de circumnutation202
7.7 Circumnutation et thigmotropisme203
7.8 Mise en évidence d'une thermonastie205
VII Reproduction
207
1 Fleurs et floraison
207
1.1 Fleur de renoncule207
1.2 Fleur de tulipe208
1.3 Fleur de genêt210
1.4 Fleur de moutarde211
1.5 Capitule de pissenlit212
1.6 Floraison212
2 Méiose, pollinisation et fécondation
213
2.1 Androcée (étamines et pollen)213
2.2 Méiose214
2.3 Germination du grain de pollen216
2.4 Autopollinisation chez le pois217
2.5 Le Melandrium, plante dioïque218
2.6 Cas de la sauge218
2.7 Cas des primevères219
3 Les fruits
220
3.1 La tomate, une baie220
3.2 Le petit pois, une gousse221
3.3 La pomme, un fruit complexe222
3.4 L'abricot, une drupe223
4 Les graines
223
4.1 Graine de haricot223
4.2 Graine de ricin224
4.3 Caryopse de maïs225
5 Génétique
227
5.1 Expérience de Mendel227
5.2 Observation d'épis de maïs hybride228
5.3 Utilisation d'ascomycètes à spores haploïdes orientées230
VIII Multiplication végétative
233
1 Bulbes
234
1.1 Bulbe d'oignon234
1.2 Bulbe d'ail235
1.3 Bulbe de jacinthe236
1.4 Bulbe de tulipe238
1.5 Bulbe de crocus240
2 Tubercules et rhizomes
242
2.1 Tubercule de carotte242
2.2 Tubercule de dahlia243
2.3 Tubercule de pomme de terre244
2.4 Rhizome de sceau de Salomon244
3 Multiplication végétative naturelle
245
3.1 Cas de l'élodée245
3.2 Cas du fraisier246
3.3 Cas du bryophyllum247
3.4 Cas de la ficaire247
4 Multiplication végétative provoquée
248
4.1 Boutures de pélargonium248
4.2 Cas du tradescantia249
4.4 Cas du bégonia249
4.4 Cas du saintpaulia250
5 Cellules isolées et protoplastes
251
5.1 Isolement mécanique de cellules251
5.2 Isolement enzymatique de cellules252
5.3 Isolement mécanique de protoplastes253
5.4 Isolement enzymatique de protoplastes254
5.5 Fusion de protoplastes255
5.6 Régénération de paroi256
Annexe 1
Matériels biologiques
259
Annexe 2
Produits utilisés
269
Annexe 3
Systèmes ExAO
285
1 Principe général285
2 Application à la mesure de la concentration en dioxygène287
3 Application à la mesure du pH291
4 Application à la colorimétrie292
5 Application à la spectrophotométrie292
6 Application à l'étude de phénomènes électriques293
Bibliographie
295