La graine constitue l’élément clé de la reproduction sexuée chez les plantes à fleurs. Elle résulte de la fécondation de l’ovule et contient l’embryon, une réserve nutritive et une enveloppe protectrice. Sa morphologie varie selon les espèces, mais son rôle biologique est universel : assurer la survie, la dormance et la germination de la future plante. L’étude de la morphologie des graines et des processus de germination permet de mieux comprendre les cycles de vie végétaux, les stratégies d’adaptation des plantes, ainsi que leurs implications en agriculture, botanique et écologie végétale.
I. Formation de la graine
La graine se forme après la fécondation de l’ovule par un grain de pollen. L’ovule fécondé devient l’embryon, le tissu nutritif secondaire forme les réserves (albumen ou cotylédons) et les téguments de l’ovule deviennent l’enveloppe protectrice de la graine. Ce processus est universel chez les angiospermes (plantes à fleurs) et gymnospermes (plantes à ovules nus).
II. Morphologie externe de la graine
La structure externe de la graine est relativement simple, mais elle présente des variations selon les familles végétales.
-
Tégument (ou testa) : c’est l’enveloppe externe de la graine, protectrice contre les agressions mécaniques, la déshydratation et les agents pathogènes. Il peut être lisse, rugueux, poilu ou dur.
-
Hile : petite cicatrice visible sur le tégument, correspondant au point d’attache de la graine au fruit (funicule).
-
Micropyle : minuscule ouverture à proximité du hile, vestige du canal par lequel le pollen est entré lors de la fécondation. Elle peut parfois laisser passer l’eau lors de la germination.
-
Raphe : crête visible chez certaines graines provenant du repliement de l’ovule.
-
Taille et forme : très variables d’une espèce à l’autre, elles peuvent être adaptées à la dispersion (ailes, crochets, flottabilité).
III. Morphologie interne de la graine
En coupe longitudinale, la graine montre plusieurs parties essentielles :
-
Embryon : c’est la future plante miniature, formée de plusieurs parties :
-
Radicule : ébauche de la future racine.
-
Tige embryonnaire ou tigelle : relie la radicule aux cotylédons.
-
Cotylédons : feuilles embryonnaires. Leur nombre permet de distinguer les monocotylédones (1 cotylédon) et les dicotylédones (2 cotylédons).
-
Gemme ou plumule : ébauche de la future tige et des premières feuilles.
-
-
Réserves nutritives :
-
Albumen (endosperme) : tissu de réserve issu de la double fécondation, riche en amidon, protéines ou lipides, présent chez les monocotylédones (blé, maïs).
-
Cotylédons : chez les dicotylédones, ils assurent la réserve nutritive à la place de l’albumen (haricot, pois).
-
-
Tégument : entoure l’ensemble et protège le contenu de la graine.
IV. Types de graines
Selon la localisation des réserves nutritives, on distingue :
-
Graines albuminées : les réserves sont stockées dans l’albumen. Exemples : blé, ricin.
-
Graines exalbuminées : les réserves sont transférées dans les cotylédons. Exemples : haricot, pois.
-
Graines périspermées : dans de rares cas, les réserves se trouvent dans le périsperme, un tissu maternel. Exemple : poivrier.
V. Dormance des graines
La dormance est une période pendant laquelle la graine ne germe pas, même si les conditions extérieures sont favorables. Elle constitue une stratégie d’adaptation aux variations climatiques. Elle peut être causée par :
-
Une imperméabilité du tégument empêchant l’entrée de l’eau ou de l’oxygène.
-
Des inhibiteurs chimiques empêchant le développement embryonnaire.
-
Un embryon immature nécessitant un développement post-fécondation.
Des mécanismes comme la scarification (bris du tégument), la stratification (froid humide) ou la lixiviation (lavage des inhibiteurs) permettent de lever la dormance.
VI. La germination
La germination est le processus par lequel l’embryon se réactive et se développe en une jeune plantule, sous l’effet de facteurs environnementaux favorables. Les conditions nécessaires sont :
-
Eau : indispensable à la réhydratation des tissus et à l’activation enzymatique.
-
Oxygène : pour permettre la respiration cellulaire.
-
Température appropriée : variable selon l’espèce.
-
Lumière ou obscurité : certaines graines ont besoin de lumière (photoblaste positive), d’autres germent mieux dans l’obscurité.
Étapes de la germination
-
Imbibition : absorption d’eau par la graine, gonflement des tissus.
-
Réactivation métabolique : activation des enzymes qui mobilisent les réserves nutritives.
-
Croissance embryonnaire : allongement de la radicule qui perce le tégument et s’ancre dans le sol.
-
Développement de la tigelle et des feuilles : sortie de la plumule, apparition des premières vraies feuilles.
Types de germination
-
Germination épigée : les cotylédons sortent au-dessus du sol (haricot).
-
Germination hypogée : les cotylédons restent dans le sol (pois, maïs).
VII. Importance biologique et agricole
La graine permet la dissémination, la survie en conditions défavorables, la sélection naturelle et la reproduction des espèces végétales. En agriculture, la qualité des semences (taux de germination, viabilité, vigueur) est cruciale pour la productivité. La conservation des graines dans des banques de semences est également essentielle pour la biodiversité et la sécurité alimentaire.
Conclusion
La graine est un organe végétal à la fois simple et extraordinairement efficace. Sa morphologie, sa composition et sa capacité à entrer en dormance, puis à germer sous des conditions optimales, lui confèrent un rôle central dans la survie et la diffusion des espèces végétales. La compréhension de sa structure et de la germination permet non seulement d’éclairer les stratégies adaptatives des plantes, mais aussi d’optimiser les pratiques agricoles et les méthodes de conservation.