Graine

Dans lecycle de viedes« plantes à graines », appelées spermatophytes, lagraineest la structure qui contient et protège l'embryonvégétal. Elle est souvent contenue dans unfruitqui permet sadissémination.
La graine permet ainsi à la plante d'échapper aux conditions d'un milieu devenu hostile soit en s'éloignant, soit en attendant le retour de circonstances favorables.
Elle provient d'une transformation de l'ovulefécondé. De ce fait, elle est composée à la fois de parties provenant dusporophytematernel (les enveloppes de la graine), dugamétophyte(les tissus de réserve de la graine) et dusporophytede la génération suivante : l'embryon.
Elle a un rôle de protection du nouvel individu grâce à son enveloppe souvent durcie, et denutritiongrâce à des réserves de substances nourricières. Les graines ont en effet la propriété d'accumuler, sous une forme facile à conserver, des réserves destinées au développement futur de l'embryon. Elles constituent ainsi une source d'alimentationrecherchée par les animaux (régime alimentairegranivore).
Les graines ont pris place dans l'alimentation humaine, et une place fondamentale au sein de nombreusescultures, depuis l'invention de l'agriculture:céréales,légumes secs… Une grainesélectionnéepour êtreseméeest unesemence.
La graine est formée de l'extérieur vers l'intérieur par une enveloppe protectrice nomméetégument, entourant un tissu de réserves nutritives, et l'embryon.
Les tissus protecteurs constituent une des caractéristiques principales de la structure graine. L’embryon est tout d'abord entouré par un tissu de réserves nutritives plus ou moins important selon les espèces. L'origine de ce tissu est variable.
L'albumen peut être plus ou moins développé dans la graine. Il peut contenir toutes les réserves nutritives, qui seront utilisées par l'embryon lors de la germination. Les graines de ce type sont dites « albuminées ». Au contraire, dans les graines dites « exalbuminées », les réserves sont stockées directement dans lescotylédons, l'albumen étant alors très réduit.
Autour des tissus de réserves se trouve le tégument qui constitue le tissu protecteur principal. Il est constitué d’une couche de plusieurs cellules et entoure complètement l'embryon et ses réserves. Il n’est ouvert que par un petit orifice, lemicropyle, par où est rentré letube polliniquepour permettre la fécondation, lors de lapollinisation.
L'embryon, quant à lui, peut être minuscule et constitué de quelques cellules seulement, ou déjà avec unegemmuledéveloppée entigelle,radiculeetcotylédons. Les différentes stratégies évolutives possibles donnent suivant les espèces des graines dont le poids varie de 2 microgrammes pour uneorchidée(par exemple laGoodyère rampante) à une vingtaine de kilogrammes pour unearécacée, lecoco-de-mer(Lodoicea maldivica).
L'origine des plantes à graines est un mystère qui reste à ce jour non résolu. Cependant, des données de plus en plus nombreuses tendent à situer cette origine dans leDévonienmoyen. En effet, la description en 2004 de la proto-graine deRuncaria heinzeliniidans leGivetiende Belgique constitue une indication de cette origine ancienne des plantes à graines.
Cependant, les premières plantes à graines « vraies » sont décrites dans le Dévonien supérieur qui est le théâtre probable de leur première radiation évolutive. Cette radiation va se poursuivre au cours des millions d'années qui suivront. Les plantes à graines deviendront progressivement un des éléments majeurs de pratiquement tous lesécosystèmesactuels.
LesSpermatophytes, ou plantes à graines, sont divisés en deux grands groupes, lesAngiospermeset lesGymnospermes. Chez ces dernières, l'ovule, et donc la graine qui en résulte, est nu. Seules les Angiospermes produisent desfruits, issus du développement de l'ovairequi entoure l'ovule. Il est donc un ovaire mûr. Cependant, il peut aussi être constitué d'autres parties de la fleur, on parle alors defaux-fruitsou pseudo-fruits.
Les fruits sont classés en trois grands types :
Il y a différents critères pour classer des graines.
Les principaux tissus d'une graine sont lepérisperme, l'albumenet l'embryon.
En agriculture, l'enveloppe n'est pas vraiment avantageuse. Certes elle offreune protectionmécanique et chimique à la graine contre divers stress biotiques ou abiotiques, mais elle constitue surtoutun frein alimentaire(lesmonogastriques- les humains par exemple - nedigérantpas lacellulose) ainsi qu'un frein à lagermination, en étanchéifiant la graine à l'eau et à l'oxygène.
Les graines remplissent plusieurs fonctions pour les plantes qui les produisent. Parmi ces fonctions, la nutrition de l'embryon, la dispersion vers un nouvel emplacement et la dormance dans des conditions défavorables sont essentielles. Les graines sont fondamentalement des moyens de reproduction, et la plupart des graines sont le produit de la reproduction sexuelle qui produit un mélange du matériel génétique et de la variabilité phénotypique sur laquelle agit la sélection naturelle.
Charles Darwin, un pionnier de laphysiologie végétale, a notamment étudié les graines pour leur rôle dans l'évolution des stratégies de dispersion chez les plantes.
Modes de disséminations :
Chez de nombreuses plantes, lagerminationdes graines n'est pas immédiate, et nécessite le passage par une période de repos pendant laquelle la germination est inhibée par divers mécanismes. Cette inhibition oudormancepeut être liée à :
La longévité des graines, ou pouvoir germinatif, est généralement comprise, selon les espèces, entre deux et dix ans (céréales,épinard,courge). Cette longévité peut atteindre une centaine d'années (genreCassia) et même plus d'un millier (Lotus sacré), graines dites macrobiontiques. Certaines graines ont au contraire une très courte longévité, de quelques jours (peuplier) à quelques semaines (caféier), elles sont dites microbiontiques. Le cas extrême est celui des graines qui germent dans le fruit encore accroché à la plante-mère (Rhizophora,palétuvier) : graines vivipares.
Lagerminationest le phénomène par lequel l'embryon contenu dans la graine sort de sa période de vie ralentie et se développe grâce aux réserves de la graine.
Dans les graines des graminées, l'embryon sécrète des hormones végétales de la famille desgibbérellinesqui induisent dans un tissu particulier, la couche àaleurone, la synthèse d'alpha-amylasequi mobilise les réserves contenues dans l'albumenau profit de l'embryon.
Les graines contiennent unembryonvivant, parfois fragile. De nombreux facteurs peuvent affecter leur viabilité. D'une manière générale elles doivent être conservées au frais et au sec. Conservées dans de mauvaises conditions elles peuvent perdre rapidement leur qualité germinative. Elles peuvent également moisir, être consommées par desrongeursou affectées par divers ravageurs.
Si les graines sont récoltées en vue de servir desemencespour la reproduction, elles doivent être récoltées à maturité et testées. Ce travail autrefois artisanal et familial, associé à la sélection végétale, est de plus en plus effectué par lesagriculteurs multiplicateursen relation avec dessemenciers, lespépiniéristesou les récolteurs professionnels de graines forestières.
De nombreux matériels spécifiques ou adaptés sont utilisés pour récolter les différentes espèces (graminées, légumineuses, etc., graines de fleurs des champs ou de prairies) tels que des moissonneuses batteuses, des aspirateurs montés sur tracteur, des machines à tambour (pour sortir des graines des cônes femelles de résineux, etc.).
Les graines sont généralement sélectionnées et triées (séparation des graines trop petites, endommagées, anormales ou parasitées). Elles sont préparées, nettoyées et séchées puis soigneusement stockéesdans des conditionsthermohygrométriqueet de lumière correspondant à leurs besoins, à l'abri des parasites. Certaines graines devront subir une vernalisation (froid hivernal ou équivalent artificiel) et/ou une réhumidification ou une acidification avant le semis, pour permettre la germination.
Les lots de graines sont généralement classés par espèces et provenance, avec un descriptif pour chaque contenant, de manière à conserver une traçabilité. Pour les petites quantités, de simples enveloppes de papier sont utilisées, stockées dans une boite en carton ou en bois, hors de meubles enbois agglomérésusceptible de dégager duformolpouvant inhiber les capacités germinatives de la graine. Des précautions doivent enfin parfois aussi être prises durant leur transport.
Les graines d'arbres forestiers sont souvent récoltées dans desvergers à grainesqui ont aussi une vocation d'amélioration végétale,pouvant néanmoins être source de perte de diversité génétique par rapport à larégénération naturelle.