Développement anatomique femelle

DÉVELOPPEMENT REPRODUCTIF ET POTENTIEL DE RÉGÉNÉRATION CHEZ BETULA PAPYRIFERA SENSU LATO 

Développement anatomique femelle

Le suivi du développement anatomique femelle a été effectuée sur un arbre par site choisi selon deux critères: un accès relativement facile aux branches des arbres et une bonne quantité de chatons mâles, indicateur possible d’une bonne récolte de graine (Safford et al. 2004). À la fin mai 2004, des récoltes d’au moins trois bourgeons femelles ou chatons femelles ont été effectuées à tous les trois jours sur un arbre par site. Lorsqu’il ya eu tout lieu de croire que les premiers stades des structures reproductives femelles s’étaient effectuées (débourrement complété sur tous les sites), les récoltes ont été espacées aux sept jours (début du mois de juin). Un mois après la fin de la pollinisation (début juillet), la récolte a été espacée aux 14 jours afin de tenir compte du ralentissement dans le développement de l’embryon. Cette décision était aussi nécessaire afin de garder suffisamment de chatons femelles pour assurer l’approvisionnement jusqu’à la dissémination complète des fruits . Tous les échantillons, fixés dans du F AA au moms 48h, ont été transférés et conservés dans de l’alcool 70% jusqu’à leur déshydratation et imprégnation à la paraffine selon une méthode modifiée de Johansen (1940). Les bourgeons ont été ouverts sous une loupe binoculaire pour en extraire le chaton femelle en formation. À partir du débourrement, ce sont les fruits en développement dans la partie médiane des chatons qui ont été extraits. Les blocs de paraffine ont ensuite été coupés en section de 7 )lm avec un microtome électronique Shandon Finesse. Les sections ont été montées sur lame, et séchées au moins une demi-journée. Les lames ont été colorées à l’hématoxyline et éosine (Ruzin 1999), et la paraffine résiduelle a été dissoute avec du CitrisolvTM dans un carrousel automatique de coloration Varistain 24-4. Les lamelles ont ensuite été fixées sur les lames à l’aide d’un colleur de lame Consul.

L’identification des stades de développement s’inspire des travaux de Reiser et Fisher (1993), Maheshwari (1950a, b) et (Owens & Blake 1986). Pour chaque récolte, au moins trois chatons ou fruits par arbre ont été examinés pour déterminer le stade de développement le plus avancé. Une analyse de covariance à une variable principale (somme thennique) et une variable concomitante (site) a été effectuée sur les stades de développement anatomique. La somme thennique et les stades de développement anatomique ont été transfonnés en log népérien pour respecter les conditions de l’analyse statistique. Afin d’augmenter la portée des résultats de cette étude, un suivi de la phénologie reproductive femelle a été effectué, deux fois par semaine, de la mi-mai jusqu’à la mi-juin 2005 (expansion foliaire maximale) sur trente arbres par site incluant les bouleaux échanti llonnés pour le développement anatomique femelle et la gennination des graines. Deux variables ont été utilisées; la présence des chatons femelles et le stade de développement foliaire. Germination et viabilité La gennination des grames a été estimée sur cmq arbres par site, dont celui échantillonné pour le développement anatomique femelle. Les arbres choisis avaient une quantité élevée de chatons femelles et une accès facile à ceux-ci. Un minimum de trois chatons femelles a été récolté sur chaque arbre du début août jusqu’à la dispersion complète des fruits à la mi-octobre à un intervalle de deux semaines. En tout, il y a eu six récoltes par site.

Les chatons ont été séchés à l’air libre jusqu’à ce qu ‘ ils commencent à libérer leur fruit. Pour chaque site, les graines des cinq arbres ont été mêlées ensemble afin d’estimer la gennination de la population d’arbre. Puisqu’en nature les graines de bouleau sont soumises à une période de froid avant la germination au printemps suivant, chaque récolte a été séparée en deux lots: sans (A) et avec (B) un traitement de vernalisation (21 jours à 3- 4°C, tissu de coton humidifié VersaPak TM). Chaque lot avait trois réplications de 50 graines faits de manière aléatoirement pour un total de 144 lots (4 sites*6 récoltes*2 traitements*3 réplications). Afin de tester une seule fois toutes les graines, les lots ont été placés en groupe de huit dans un plateau de germination de manière fixe (deux récoltes et quatre sites) pour un total de 18 plateaux de germination. Le test de germination a été fait dans une chambre environnementale Conviron®CMP 3244 à 30:20°C, 8h:16h pendant 28 jours selon une méthode modifiée de ISTA (1999). Le nombre de graines germées a été noté quotidiennement.

Une graine était considérée germée lorsque la radicule était ~ 1 mm de long (Farmer 1997). À la fin des 28 jours de germination, chaque graine a été examinée sous binoculaire pour savoir le nombre exact de graines vides, mi-pleines ou pleines dans chaque lot, selon la méthode mise au point par Patterson et Bunce (1931). Les pourcentages de germination ont été calculés sur le nombre de graines pleines. Une transformation arcsin a été faite sur les pourcentages de graines pleines, vides et germées. Les pourcentages de graines pleines et vides ont été comparés entre les sites par un test de Kruskal-Wallis suivi d’un test de Tukey. Une analyse de covariance à deux facteurs (somme thermique et traitement) et une variable concomitante (site) a été faite sur les pourcentages finaux de germination pour chaque récolte. Pour ce dernier test, les résultats du site 2 ont été écartés parce que les pourcentages de germination sont excessivement bas (0,22%).

DISCUSSION Développement anatomique :

Selon Owens & Blake (1986), le développement des bractées et du gynécée du bouleau blanc s’amorce à l’automne aux aisselles de l’axe du chaton femelle, et reprend après la dormance hivernale. Notre analyse anatomique confirme qu’aucune structure n’est visible à l’intérieur du gynécée lorsque les chatons femelles sont encore inclus dans les bourgeons foliaires. À la suite de leur éclosion, les chatons femelles et leur pédoncule s’allongent rapidement et la formation des structures reproductives reprend. La cellulemère de la mégaspore se forme en dessous de l’épiderme comme rapporté par Benson (1894) pour Betula. La formation du mégagamétophyte est de type monosporique Polygonum puisqu’une seule cellule participe à la formation du mégagamétophyte, et que les deux noyaux de la première mitose sont situés aux deux pôles (Maheshwari 1950a). Dahl & Fredrikson (1996) ont rapporté le même type de développement pour Betula pendula. Lors de la pollinisation, simultanée à l’éclosion des bourgeons foliaires, le mégagamétophyte n’est pas formé comme chez un grand nombre de Fagales (Benson 1894, Dahl & Fredrikson 1996, Sogo & Tobe 2005, 2006). Pendant les premiers stades du développement embryonnaire, l’endosperme est de type acellulaire, et forme une bande de cytoplasme caractéristique du type hélobial (Maheshwari 1950b).

Relation thermiqu : On peut considérer les sites 1-2 comme plus froid comparés aux sites 3-4 puisque leurs sommes thermiques annuelles respectives sont systématiquement en dessous de la moyenne régionale. D’autre part, l’interaction entre les sites et la somme thermique masque l’effet réel de la température sur le développement reproductif puisque la différence entre les sites, outre la variété de bouleau, est l’altitude à laquelle la somme thennique peut être directement reliée. Malgré cela, les stades de développement anatomique femelle semblent être influencés différemment par la somme thennique pour les sites 1-2 et 3-4 ; c’est-à-dire que l’atteinte d ‘ un stade se produirait à des sommes thermiques plus élevées dans les sites 1-2 comparés aux sites 3-4. Cette différence peut être provoquée par le débourrement tardif de la variété cordifolia, une caractéristique répertoriée comme une valeur adaptative contre les gels tardifs (Cannell & Smith 1986, Heide 1993, Gansert et al. 1999, Saxe et al. 2001, Prozherina et al. 2003). En effet, aux sites 1-2, l’ouverture des bourgeons foliaires semble s’effectuer sur une plus longue période de temps (53-104 Dl) tandis qu’elle s’effectuerait sur une période de temps plus courte (11-38 Dl) aux sites 3-4. Des variations géographiques de la somme thermique requise pour déclencher l’ouverture des bourgeons foliaires ont également été montrées chez le bouleau verruqueux (Sarvas 1967), le bouleau pubescent (Billington & Pelham 1991) et le bouleau pleureur (Billington & Pelham 1991). Le retard du développement reproductif entrâmé par cette différence entre les sites semble disparaître à la fin de la période de croissance (i.e. lorsque la température moyenne journalière <5°C).

En effet, lorsque plus de 90% de la somme thermique locale est atteinte, le pourcentage de graines germées est comparable entre le site 1 et les sites 3-4. Ces résultats de germination diffèrent de ceux trouvés par Ruel et Ayres (1996) où les populations provenant de hautes altitudes (variété cordifolia) avaient des pourcentages de germination bas comparés aux populations provenant de basses altitudes (variété papyrifera). Dans cette expérience, les graines vides n’étaient pas enlevées dans le pourcentage de graines germées, ce qui pourrait expliquer les différences trouvées pUIsque la production de grames vides semble plus élevée en altitude. Quoiqu’il en soit, il est étonnant de parvemr à un pourcentage semblable de germination entre le site 1 et les sites 3-4. Deux observations semblent être associées à cet ajustement. Premièrement, les bouleaux blancs des sites 1-2 produisent moins de graines pleines que dans les sites 3-4. La diminution du nombre de graines pleines a aussi été notée sur l’épinette noire le long d’un gradient latitudinal (Sirois 2000).

Deuxièmement, les arbres soumis à des conditions thermiques plus froides semblent optimiser l’apport de chaleur reçu. En effet, la valeur des pentes des droites de régression des stades anatomiques femelles semble le double dans les sites 1-2 comparés aux sites 3-4. Aussi, la valeur des pentes des droites de régression du pourcentage de graines germées semble le double dans le site 1 comparée aux sites 3-4. Pour la même quantité de chaleur, les taux du développement reproductif seraient plus rapides dans les sites plus froids permettant aux graines d’atteindre un degré de maturité comparable à celles des sites plus chauds. Cependant, le pourcentage de germination anormalement bas au site 2, suggère que la chaleur ne soit pas le seul facteur à considérer pour le succès de la reproduction du bouleau blanc. L’efficacité de la pollinisation (Pasonen et al. 1999, Pasonen et al. 2001, Pasonen et al. 2002) influencent aussi la reproduction.

Table des matières

INTRODUCTION
MATÉRIEL ET MÉTHODES
Site d’étude
Acquisition des données
RÉSULTATS
DISCUSSION
CONCLUSION
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

Télécharger le rapport complet