La reproduction végétative (également connue sous le nom de propagation végétative, multiplication végétative ou clonage) est une forme de reproduction asexuée observée chez les plantes où un nouvel individu se développe à partir d'un fragment ou d'une bouture de l'organisme parent, ou à travers des structures de reproduction spécialisées, appelées propagules végétatives.
De nombreuses espèces végétales s'engagent naturellement dans cette stratégie de reproduction ; cependant, cela peut aussi être induit artificiellement. Les horticulteurs ont mis au point diverses méthodes de propagation asexuée qui utilisent des propagules végétatives pour la réplication des plantes. L'efficacité et la complexité de la propagation présentent des variations considérables. Les plantes monocotylédones sont généralement dépourvues de cambium vasculaire, ce qui rend souvent leur propagation plus difficile.
Propagation botanique
La propagation des plantes englobe les processus de reproduction d'une espèce ou d'un cultivar spécifique, qui peuvent être sexués ou asexués. Ce processus peut se produire via l'utilisation de composants végétaux végétatifs, tels que les feuilles, les tiges et les racines, pour générer de nouveaux individus, ou via le développement à partir de structures végétatives spécialisées.
Bien que de nombreuses espèces végétales se livrent à la reproduction végétative, elles s'appuient rarement uniquement sur cette méthode de propagation. D'un point de vue évolutif, la reproduction végétative n'offre aucun avantage, car elle exclut la diversité génétique et peut contribuer à l'accumulation de mutations délétères au sein des populations végétales. Cette stratégie de reproduction est avantageuse lorsqu'elle permet aux plantes de générer un plus grand nombre de descendants par unité de ressource que la reproduction sexuée via les graines. En général, les plantes juvéniles présentent une plus grande facilité de propagation végétative.
Bien que la majorité des plantes se reproduisent généralement par voie sexuée, beaucoup possèdent la capacité de reproduction végétative ou peuvent y être induites par des interventions hormonales. Cette capacité découle de la présence de cellules méristématiques, capables de différenciation cellulaire, au sein de nombreux tissus végétaux.
La multiplication végétative est généralement considérée comme une technique de clonage. Néanmoins, les boutures de racines de mûres sans épines (Rubus fruticosus) peuvent revenir à un phénotype épineux, car les pousses adventives peuvent provenir de cellules génétiquement épineuses. La mûre sans épines est classée comme une chimère, caractérisée par des couches épidermiques génétiquement sans épines recouvrant des tissus sous-jacents génétiquement épineux.
Le greffage ne constitue souvent pas une méthode de clonage complète, principalement parce que les semis sont couramment utilisés comme porte-greffes. Par conséquent, seul le scion, ou partie supérieure de la plante, est clonal. Cependant, dans certaines cultures, notamment les pommes, les porte-greffes se multiplient par voie végétative, ce qui permet à la plante greffée entière d'être clonale si le scion et le porte-greffe sont eux-mêmes des clones. L'apomixie, englobant à la fois l'apospory et la diplospory, représente un mode de reproduction qui contourne la fécondation. Chez les plantes à fleurs, ce processus aboutit à la production de graines non fécondées ou au développement de plantules remplaçant les fleurs. Des exemples d'espèces employant cette stratégie de reproduction asexuée comprennent l'épervière (Hieracium), le pissenlit (Taraxacum), certaines variétés d'agrumes (Citrus) et de nombreuses graminées telles que le pâturin des prés (Poa pratensis). De plus, des bulbilles peuvent occasionnellement se développer à la place des fleurs d'ail.
Mécanismes sous-jacents
Le tissu méristématique facilite le processus de reproduction asexuée. Généralement situé dans les tiges, les feuilles et les régions apicales des tiges et des racines, ce tissu comprend des cellules indifférenciées qui subissent une division continue, permettant ainsi la croissance des plantes et la genèse de divers systèmes tissulaires végétaux. La capacité inhérente du tissu méristématique à diviser continuellement les cellules est fondamentale pour la propagation végétative.
Une autre capacité cruciale permettant la propagation végétative est la formation de racines adventives, qui proviennent de structures végétatives non racinaires de la plante, telles que les tiges ou les feuilles. De telles racines facilitent la génération de nouveaux individus végétaux à partir de fragments d'organismes parents.
Avantages et inconvénients
Avantages clés
Les principaux avantages de la reproduction végétative proviennent de la production de descendants génétiquement identiques, ou clones, des plantes mères. Ce mécanisme garantit la perpétuation des caractéristiques génétiques souhaitables à travers les générations. Pour les cultivateurs commerciaux, le clonage de plantes spécifiques offre des avantages économiques significatifs en garantissant l'uniformité au sein de leurs cultures. De plus, la multiplication végétative permet aux plantes de contourner les processus complexes et exigeants en énergie associés à la reproduction sexuée, notamment le développement de fleurs, de graines et de fruits. Compte tenu du défi considérable que représente le développement de cultivars supérieurs, les agriculteurs emploient souvent des techniques telles que le greffage et le bourgeonnement pour conserver les caractéristiques souhaitées et assurer une production cohérente et commercialement viable, comme en témoigne la culture du lys. Néanmoins, ce principe n'est pas universellement applicable, notamment chez les plantes panachées, qui sont souvent des chimères ; par conséquent, les boutures ne peuvent présenter que des caractéristiques dérivées d'un sous-ensemble de lignées cellulaires parentales. De plus, la multiplication végétative accélère le développement des plantes en contournant le stade juvénile des plantules, ce qui conduit à une atteinte plus rapide de la maturité. Dans les environnements naturels, cela augmente la probabilité de maturation réussie d'une plante, tandis que dans l'agriculture commerciale, cela se traduit par des économies substantielles de temps et de ressources pour les agriculteurs en raison de l'accélération des cycles de culture.
La reproduction végétative présente des avantages pour la recherche dans diverses disciplines biologiques et présente une utilité pratique dans les efforts de boisement. Les généticiens forestiers et les sélectionneurs d'arbres utilisent principalement la multiplication végétative pour transférer des gènes d'arbres sélectionnés vers des emplacements désignés, tels que des banques de gènes, des banques de clones, des vergers contenant des clones ou des vergers à graines, facilitant ainsi la recombinaison de ces gènes dans les générations suivantes de progéniture de race.
Certaines analyses indiquent que la reproduction végétative est un trait qui augmente la propension d'une espèce végétale à être envahissante. Étant donné que la reproduction végétative dépasse souvent la vitesse de la reproduction sexuée, elle peut « augmenter rapidement les populations et potentiellement aider au rétablissement suite à des perturbations » comme les incendies et les inondations.
Inconvénients
Un inconvénient majeur de la multiplication végétative est son inhibition de la diversité génétique au sein d'une espèce, ce qui peut entraîner une diminution des rendements des cultures. Étant donné que les plantes propagées sont génétiquement identiques, elles partagent une susceptibilité uniforme aux virus, bactéries et champignons pathogènes des plantes, ce qui présente un risque de perte totale des récoltes.
Types
Moyens naturels
La multiplication végétative naturelle se produit principalement dans les plantes herbacées et ligneuses vivaces, impliquant généralement des modifications structurelles de la tige ; cependant, toute partie horizontale et souterraine d'une plante, qu'il s'agisse d'une tige, d'une feuille ou d'une racine, peut faciliter la reproduction végétative d'une plante. Par définition, la plupart des espèces végétales qui persistent et prolifèrent substantiellement grâce à la reproduction végétative sont pérennes, car des organes reproducteurs végétatifs spécialisés, semblables aux graines annuelles, permettent la survie dans des conditions saisonnières défavorables. Une plante maintenant sa présence dans un endroit spécifique pendant une durée prolongée via la reproduction végétative d'individus forme une colonie clonale.
Conceptuellement, ce processus fonctionne moins comme une reproduction que comme un mécanisme de survie individuelle et d'expansion de la biomasse. Lorsqu'un organisme individuel augmente sa taille grâce à la prolifération cellulaire tout en restant une entité unique et intacte, le phénomène est appelé « croissance végétative ». À l’inverse, dans la reproduction végétative, les nouvelles plantes qui en résultent sont des individus distincts sous presque tous les aspects, à l’exception de leur composition génétique. Un aspect particulièrement intrigant est la réinitialisation apparente de l'horloge de vieillissement observée au cours de ce processus.
Les plantes se multiplient végétativement par des mécanismes artificiels et naturels. Les méthodes prédominantes de reproduction végétative naturelle impliquent le développement de nouvelles plantes à partir de structures spécialisées d’une plante mère mature. Au-delà des racines adventives – celles qui émergent de structures végétales non racinaires comme les tiges ou les feuilles – les tiges, feuilles et racines modifiées sont cruciales pour la capacité de propagation naturelle d’une plante. Les tiges, feuilles et racines modifiées les plus fréquemment observées facilitant la propagation végétative comprennent :
Coureurs
Les stolons, également appelés stolons, sont des tiges modifiées qui, distinctes des rhizomes, émergent des tiges existantes immédiatement sous la surface du sol. Lors de leur propagation, les bourgeons situés sur ces tiges modifiées génèrent à la fois des racines et de nouvelles tiges. Ces bourgeons présentent un plus grand espacement que ceux présents sur un rhizome.
Des exemples illustratifs de plantes employant des stolons incluent les fraises et les groseilles.
Ampoules
Les bulbes représentent des structures de tiges élargies contenant les pousses centrales des plantes naissantes. Ces organes souterrains sont généralement entourés de feuilles charnues et superposées qui fournissent des nutriments essentiels à la plante en développement.
Des exemples de plantes formant des bulbes incluent les échalotes, les lys et les tulipes.
Tubercules
Les tubercules proviennent de tissus de tige ou de racine. Les tubercules-tiges se développent à partir de rhizomes ou de stolons qui gonflent en raison de l'accumulation de nutriments, tandis que les tubercules-racines sont des racines modifiées qui s'agrandissent pour stocker les nutriments et génèrent ensuite de nouvelles plantes.
Les pommes de terre et les ignames illustrent les tubercules-tiges, tandis que les patates douces et les dahlias sont des exemples de tubercules-racines.
Cormes
Les bulbes sont des tiges souterraines solides et élargies qui accumulent des nutriments dans leur tissu dense et charnu, généralement enveloppé de feuilles de papier. Une distinction clé avec les bulbes est que les bulbes possèdent un tissu central solide, tandis que les bulbes sont composés de feuilles en couches.
Le glaïeul et le taro sont des exemples de plantes qui se propagent via les bulbes.
Drageons
Les drageons, également appelés pousses de racines, sont des tiges de plantes qui émergent de bourgeons situés à la base des tiges ou des racines de la plante mère.
Les pommiers, les ormes et les bananiers sont des exemples de plantes qui produisent des drageons.
Plantules
Les plantules sont de petites structures provenant du tissu méristématique le long des marges des feuilles, qui développent ensuite des racines et se détachent de la feuille mère.
Un exemple notable de plante produisant des plantules est le Bryophyllum daigremontianum (syn. Kalanchoe daigremontianum), communément appelé mère de milliers en raison de sa production prolifique de ces structures miniatures.
Keikis
Les Keikis sont des ramifications adventives qui émergent des tiges végétatives ou des tiges florales de divers genres d'orchidées.
Les genres d'orchidées Phalaenopsis, Epidendrum et Dendrobium sont reconnus pour produire des keikis.
Apomixie
L'apomixie désigne une forme de reproduction asexuée par graines, caractérisée par l'absence de méiose et de fécondation, aboutissant à une descendance clonale génétiquement identique au parent maternel.
Méthodes de propagation artificielle
La multiplication végétative de cultivars spécifiques possédant des caractéristiques avantageuses est une pratique horticole répandue. Cette technique est utilisée par les agriculteurs et les horticulteurs pour cultiver des cultures supérieures aux qualités améliorées. Les principales méthodes de multiplication végétative artificielle comprennent :
Boutures
Une bouture fait référence à une partie coupée d'une plante, généralement une tige ou une feuille, qui est ensuite plantée. Des racines adventives émergent ensuite de ces boutures, conduisant au développement d'une nouvelle plante. Les boutures sont souvent prétraitées avec des hormones pour stimuler la formation des racines avant la plantation.
Grafting
Le greffage implique la fusion d'un scion, qui est une bouture souhaitée, sur la tige d'une plante enracinée connue sous le nom de porte-greffe. Au fil du temps, les tissus vasculaires des deux composants s'intègrent, ce qui donne une plante composite qui présente les caractéristiques du scion, comme on le voit dans la culture de la mangue et de la goyave.
Superposition
Le marcottage est une technique horticole dans laquelle les branches ou les tiges des plantes sont pliées pour entrer en contact avec le sol et sont ensuite recouvertes. Des racines adventives se forment alors à partir de la partie enfouie, appelée couche. Cette forme de reproduction végétative peut également se produire naturellement. Une technique connexe, le marcottage aérien, consiste à anneler et à replanter des branches d'arbres pour induire le développement des racines, conduisant à de nouveaux arbres. Le jasmin et le bougainvillier sont des exemples de plantes multipliées par marcottage.
Suckering
Les drageons prolifèrent, formant un tapis dense et compact relié à la plante mère. Un nombre excessif de drageons peut diminuer le rendement des cultures, nécessitant la taille des pousses excédentaires. Les drageons matures sont souvent transplantés vers de nouveaux emplacements pour établir des plantes indépendantes.
Culture tissulaire
La culture tissulaire consiste à exciser des cellules végétales de différentes parties d'un spécimen et à les cultiver dans un milieu stérile. La masse de tissu indifférenciée qui en résulte, appelée cal, est ensuite transférée dans un milieu enrichi en hormones, où elle se différencie en plantules. Ces plantules sont ensuite transplantées et mûrissent en plantes adultes.
Une compensation comprend la partie basale d'un seul chaume, y compris son axe de rhizome et ses racines. La multiplication du bambou par la plantation de ces compensations est considérée comme la méthode la plus efficace.
Micropropagation
- Micropropagation
- Hémérochorie
- Plante échappée