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Comment obtenir des raphides à partir de plantes ?


J'ai récemment découvert que certaines plantes produisent des cristaux en forme d'aiguille appelés raphides. Je suis physicien et j'ai une expérience en tête qui pourrait utiliser ces aiguilles, mais j'aurais besoin de les extraire de la plante et de les garder dans une solution liquide d'une manière ou d'une autre.

Comment puis-je faire ceci? Est-ce possible/difficile à faire ? Est-ce que quelqu'un sait comment faire ou a une expérience ?


À la recherche de la purification du raphide, j'ai trouvé un article dans lequel ils isolent ces cristaux du kiwi :

Konno, K., Inoue, T. A. et Nakamura, M. (2014). Fonction défensive synergique des raphides et de la protéase par effet d'aiguille. PloS un, 9(3).

Est ce que ça aide?

Notez, cependant, que si, selon cet article, ces gros cristaux peuvent être maintenus en suspension, ce n'est pas la même chose qu'une solution…


  • Un élément est essentiel si une plante ne peut pas terminer son cycle de vie sans lui, si aucun autre élément ne peut remplir la même fonction et s'il est directement impliqué dans la nutrition.
  • Un nutriment essentiel requis par la plante en grande quantité est appelé macronutriment, tandis qu'un autre requis en très petite quantité est appelé micronutriment.
  • Des apports manquants ou inadéquats en nutriments affectent négativement la croissance des plantes, entraînant un retard de croissance, une croissance lente, une chlorose ou la mort cellulaire.
  • Environ la moitié des nutriments essentiels sont des micronutriments tels que le bore, le chlore, le manganèse, le fer, le zinc, le cuivre, le molybdène, le nickel, le silicium et le sodium.
  • micronutriment: un minéral, une vitamine ou une autre substance essentielle, même en très petite quantité, à la croissance ou au métabolisme
  • chlorose: un jaunissement des tissus végétaux dû à la perte ou à l'absence de chlorophylle
  • macronutriment: tout élément requis en grande quantité par tous les êtres vivants

Comment obtenir des raphides à partir de plantes ? - La biologie

Revenons au début du module : nous avons mentionné que de nombreuses plantes ont évolué pour prospérer dans des conditions qui limitent leur accès à la lumière, aux nutriments et à l'oxygène. Pouvez-vous penser à des adaptations qui pourraient aider les plantes dans ces situations ?

Avant de passer aux exemples d'adaptations, prenez le temps de noter vos réflexions ici :

Dans les forêts tropicales humides, la lumière est souvent rare, car de nombreux arbres et plantes poussent à proximité les uns des autres et empêchent une grande partie de la lumière du soleil d'atteindre le sol de la forêt. De nombreuses espèces de plantes tropicales ont des feuilles exceptionnellement larges pour maximiser la capture de la lumière du soleil. D'autres espèces sont épiphytes : des plantes qui poussent sur d'autres plantes qui servent de support physique. De telles plantes sont capables de pousser haut dans la canopée au sommet des branches d'autres arbres, où la lumière du soleil est plus abondante. Les épiphytes vivent de la pluie et des minéraux collectés dans les branches et les feuilles de la plante porteuse. Les broméliacées (membres de la famille des ananas), les fougères et les orchidées sont des exemples d'épiphytes tropicaux (Figure 1). De nombreux épiphytes ont des tissus spécialisés qui leur permettent de capturer et de stocker efficacement l'eau.

Figure 1. L'une des broméliacées les plus connues est la mousse espagnole (Tillandsia usneoides), vu ici dans un chêne. (crédit : Kristine Paulus)

Certaines plantes ont des adaptations spéciales qui les aident à survivre dans des environnements pauvres en nutriments. Les plantes carnivores, comme l'attrape-mouche de Vénus et la cruche (figure 2), poussent dans les tourbières où le sol est pauvre en azote. Dans ces plantes, les feuilles sont modifiées pour capturer les insectes. Les feuilles qui capturent les insectes ont peut-être évolué pour fournir à ces plantes une source supplémentaire d'azote indispensable.

Figure 2. Le piège à mouches (a) Venus a des feuilles modifiées qui peuvent capturer des insectes. Lorsqu'un insecte malchanceux touche les poils déclencheurs à l'intérieur de la feuille, le piège se ferme soudainement. L'ouverture de la cruche (b) est tapissée d'une cire glissante. Les insectes rampant sur la lèvre glissent et tombent dans une flaque d'eau au fond du pichet, où ils sont digérés par les bactéries. La plante absorbe alors les plus petites molécules. (crédit a : modification du travail par Peter Shanks crédit b : modification du travail par Tim Mansfield)

Regarder Pièges à mouches de Vénus : les mâchoires de la mort, un extraordinaire gros plan de la BBC sur l'attrape-mouche de Vénus en action.


De nombreuses plantes des marais ont des adaptations qui leur permettent de prospérer dans les zones humides, où leurs racines poussent immergées sous l'eau. Dans ces milieux aquatiques, le sol est instable et peu d'oxygène est disponible pour atteindre les racines. Des arbres tels que les mangroves (Rhizophora sp.) poussant dans les eaux côtières produisent des racines aériennes qui aident à soutenir l'arbre (Figure 3). Certaines espèces de mangroves, ainsi que les cyprès, possèdent des pneumatophores : des racines à croissance ascendante contenant des pores et des poches de tissus spécialisés pour les échanges gazeux. Le riz sauvage est une plante aquatique avec de grands espaces d'air dans le cortex racinaire. Le tissu rempli d'air, appelé aerenchyme, permet à l'oxygène de se diffuser jusqu'aux extrémités des racines, qui sont noyées dans des sédiments de fond pauvres en oxygène.

Figure 3. Les branches de (a) palétuviers développent des racines aériennes, qui descendent jusqu'au sol et aident à ancrer les arbres. (b) Les cyprès et certaines espèces de mangroves ont des racines à croissance ascendante appelées pneumatophores qui sont impliquées dans les échanges gazeux. Les plantes aquatiques telles que (c) le riz sauvage ont de grands espaces dans le cortex racinaire appelés aerenchyme, visualisés ici en utilisant la microscopie électronique à balayage. (crédit a : modification de l'œuvre par Roberto Verzo crédit b : modification de l'œuvre par Duane Burdick crédit c : modification de l'œuvre par Robert R. Wise)


Adaptations clés à la vie (de plus en plus sèche) sur terre

Les informations ci-dessous ont été adaptées de OpenStax Biology 25.1

Les premières plantes terrestres ne pouvaient pas vivre très loin d'une abondante source d'eau. Au cours de l'évolution, les plantes terrestres ont développé des stratégies pour survivre à des degrés de sécheresse croissants :

  • Plantes non vasculaires, ou Bryophytes (hépatiques, mousses et hornworts) sont, à bien des égards, physiquement liés à l'eau. Leurs principales adaptations à la vie sur terre comprennent une cuticule cireuse et structures en forme de racine (rhizoïdes). Outre ces deux traits, ils sont fortement dépendants de l'eau pour leur cycle de vie : ils doivent vivre dans des environnements très humides à proximité de sources d'eau. Ils sont très courts car ils n'ont aucun mécanisme pour déplacer l'eau contre la gravité. Leurs spermatozoïdes et leurs ovules ont besoin d'eau pour s'accoupler : les gamètes ne sont pas protégés de la dessiccation, et les spermatozoïdes flagellés doivent nager dans l'eau pour trouver l'ovule.
  • Les plantes vasculaires sans pépins (lycophytes, fougères et prêles) ont deux adaptations majeures par rapport aux plantes non vasculaires : les vraies racines et le tissu vasculaire. Ces adaptations ont permis aux plantes vasculaires sans pépins de supplanter les plantes non vasculaires au début de la colonisation de la vie sur terre.
    • De vraies racines poussent plus profondément dans le sol que les rhizoïdes, permettant une meilleure extraction de l'eau et des nutriments du sol.
    • Tissu vasculaire (xylème et phloème) se compose de cellules tubulaires qui permettent le transport de l'eau (dans le xylème) des racines aux feuilles et le transport des sucres (dans le phloème) des feuilles au reste des tissus végétaux. L'adaptation du tissu vasculaire signifiait que ces plantes pouvaient pousser plus haut que les bryophytes (et ainsi avoir plus accès à la lumière du soleil pour la photosynthèse). Lignine, un composant rigide de certaines parois cellulaires végétales qui fournit une rigidité structurelle et permet un mouvement plus important de l'eau contre la gravité et donc une croissance des plantes plus hautes, évoluera d'abord dans ces groupes.
    • Hormis ces deux adaptations, les plantes vasculaires sans pépins sont toujours liées à l'eau pour se reproduire : comme les Bryophytes, leurs spermatozoïdes et leurs ovules sont sensibles à la dessiccation, et les spermatozoïdes doivent nager dans l'eau pour atteindre l'ovule.
    • Pollen, un mécanisme permettant de délivrer du sperme à l'ovule en l'absence d'eau. De nombreuses sources affirment que le pollen est la même chose que le sperme, ce qui n'est pas vrai. En effet, le pollen produire sperme. Nous reviendrons sur ce point plus tard dans ce cours, donc pour l'instant, sachez que le pollen protège les spermatozoïdes de la dessiccation et permet aux spermatozoïdes d'atteindre l'ovule en l'absence d'eau. Les plantes non florifères ensemencées dépendent du vent pour transporter le pollen (et donc le sperme) jusqu'aux œufs.
    • Des graines, qui protègent l'œuf fécondé sur terre de multiples façons. De toute évidence, la graine est une structure physique dure qui protège l'œuf fécondé (embryon) contre la dessiccation. Mais en plus, et de manière moins évidente, la graine est une forme d'« animation suspendue » pour l'embryon qui interrompt le développement jusqu'à ce que les conditions environnementales soient favorables à la germination de la graine (émergence de l'embryon de la graine pour commencer à pousser comme plante).
    • Fleurs peut ne pas sembler être une adaptation évidente à la vie sur terre, mais les fleurs dépendent des pollinisateurs (tels que les insectes, les oiseaux, les chauves-souris et d'autres animaux) pour déplacer le pollen (et donc le sperme) vers les œufs. La dépendance aux pollinisateurs est beaucoup moins aléatoire que la dépendance au vent, ce qui représente une adaptation importante à la vie sur terre, ainsi qu'une co-évolution avec des pollinisateurs spécifiques.
    • Double fécondation et endosperme: La double fécondation est un processus unique dans les plantes à fleurs, où un spermatozoïde féconde l'ovule pour créer un embryon, et un second spermatozoïde féconde une autre structure à côté de l'ovule pour créer un endosperme. L'albumen subit une sorte de pseudo-développement, où il augmente en masse et en contenu pour fournir plus tard des nutriments à l'embryon en développement pendant la germination. Nous discuterons de ces concepts plus en détail plus tard dans le cours.
    • Des fruits sont toute structure qui aide à la dispersion des graines, comme quelque chose de sucré qui est mangé par un animal afin que la graine soit déposée dans un nouvel endroit dans les fèces (et avec sa propre réserve personnelle d'engrais !). Les fruits fournissent ainsi un mécanisme permettant aux graines de coloniser de nouveaux territoires loin de la plante mère.

    L'arbre phylogénétique ci-dessous montre les relations évolutives entre les plantes modernes, ainsi que les origines des adaptations dans chaque lignée végétale :

    Phylogénie végétale montrant les principales lignées et adaptations de plantes terrestres. Crédit image : Shana Kerr.


    Comment obtenir des raphides à partir de plantes ? - La biologie

    Introduction
    Cette section a été conçue pour donner aux personnes intéressées des réponses aux questions courantes sur les mousses ainsi que pour clarifier ce qu'est une mousse et ce qu'elle n'est pas. Par exemple, on pourrait lire sur la "mousse espagnole" poussant abondamment sur la végétation à Flori da et la mort éventuelle qu'elle cause à ses victimes végétales, développant par conséquent une opinion négative sur la mousse en général. Les gens et les mousses se sont engagés dans cette lutte depuis des années et les mousses méritent que leur histoire soit racontée. Voyons si vous changez d'avis alors que nous explorons plus en détail ce qu'est vraiment une mousse. Soit dit en passant, la "mousse espagnole" est une plante à fleurs apparentée à l'ananas qui produit de petites fleurs, pas une mousse du tout…

    II. Que sont les mousses ?
    Lorsqu'on leur demande de visualiser ce qu'est une plante, beaucoup d'entre nous imaginent une plante herbacée comme un tournesol, ou une plante ligneuse comme un érable. Nous pensons aux « plantes » comme possédant des racines, une tige (ou un tronc), des fleurs, des fruits et des graines. La plupart d'entre nous ne pensent pas automatiquement aux plantes qui poussent sur les rochers, les toits, le béton et toute autre zone chargée d'humidité, cependant, ce groupe opportuniste, choisissant de nombreux substrats éclectiques, existe. Leurs feuilles sont pour la plupart épaisses d'une cellule, elles n'ont pas de vraies racines, tiges, fleurs ou fruits, et au lieu de graines, elles ont des spores. "Ce sont" les mousses que nous voyons former des "tapis verts" avec de fines tiges dressées et raides soutenant une capsule brune qui semble porter un chapeau. Pour plus d'informations, lisez la suite et consultez Richardson (1981) Schofield (1992) , Shaw et Goffinet (2000) , et Sterling (1955) . Pour des informations détaillées sur l'écologie des mousses, voir le livre en ligne de Janice Glime, Bryophyte Ecology .

    III. Comment les mousses se reproduisent-elles et se propagent-elles ?
    Les mousses se propagent de multiples façons, mais contrairement aux plantes à fleurs, elles dépendent de l'humidité pour se reproduire sexuellement. Les mousses se reproduisent par des spores, qui sont analogues à la graine de la plante à fleurs, cependant, les spores de mousse sont unicellulaires et plus primitives que la graine. Les spores sont logées dans la capsule brune qui se trouve sur la soie. Au fur et à mesure que les spores mûrissent, elles sont dispersées hors de la capsule et certaines atterrissent dans des zones où il y a suffisamment d'humidité pour qu'elles se développent. La jeune mousse ressemble à une masse emmêlée très fine de poils verts ramifiés. Des bourgeons apparaîtront ensuite sur les poils verts, à partir desquels de minuscules tiges et des feuilles minces pousseront. Certaines mousses ont des coupes au sommet qui produisent du sperme, ce sont des plantes mâles. L'homologue femelle a des œufs entre ses feuilles qui se chevauchent. L'eau est une nécessité pour la fécondation car les spermatozoïdes deviennent matures, ils doivent nager jusqu'aux ovules pour les féconder. L'œuf fécondé produit alors la capsule brune pétiolée.

    Les mousses se propagent également de manière asexuée en envoyant de nouvelles pousses au printemps à partir des plantes de l'année dernière ainsi que la fragmentation. Des morceaux du corps de la mousse peuvent se briser, se déplacer par le vent ou l'eau et démarrer une nouvelle plante si l'humidité le permet.

    V. Comment les mousses acquièrent-elles des nutriments ?
    Les mousses ont également différents mécanismes qu'elles utilisent pour acquérir des nutriments. Certaines mousses sont capables d'absorber les nutriments de l'eau qui les recouvre, elles ont donc des surfaces d'absorption très efficaces. D'autres mousses, telles que Polytrichum, séquestrent les nutriments directement du sol ou du substrat sur lequel elles poussent et transfèrent les nutriments à leurs pointes de croissance. Dans cette optique, nous pouvons voir que la nature physique et chimique du substrat ainsi que sa capacité de rétention d'eau sont extrêmement importantes dans l'établissement des mousses.

    V. Où vivent les mousses ?
    Maintenant que nous avons vu la résilience que possèdent les mousses via leurs multiples modes de reproduction, il est plus facile de comprendre que les mousses peuvent vivre n'importe où, du cercle polaire arctique aux forêts tropicales de l'équateur. Les mousses peuvent être trouvées autour des sources chaudes, au fond des lacs, sur les rochers, les dunes de sable, les arbres et, même dans quelques cas, l'eau de mer. Et bien sûr, ceux d'entre nous qui vivent dans le nord-ouest du Pacifique savent que les mousses prospèrent dans les forêts tempérées humides.

    Opportuniste, les mousses poussent sur nos arbres, nos trottoirs, notre jardin, nos toits et partout entre les deux. Les deux principales exigences d'une mousse sont une humidité suffisante et des nutriments accessibles. Par exemple, l'environnement humide d'un toit ombragé par des arbres semble très bien pour les mousses. Non seulement le toit reste toujours humide, mais les éléments nutritifs sont également complétés par les cendres produites par les cheminées des foyers ( Schofield, 1973 ). Voir la section concernant les mousses sur les toits. Les bardeaux composés de bois, d'amiante et de composition de conglomérat font tous des maisons appropriées pour la mousse, cependant, les toits métalliques ou ceux avec une abondance de goudron décourageront la croissance de la mousse. Mais le toit goudronné doit être lisse pour éviter que les mousses ne colonisent les fissures et les crevasses. Les mousses préfèrent coloniser les bardeaux au-dessus des gouttières, sur les détritus qui s'accumulent dans les gouttières ou autres dépressions. Les mousses seront à leur meilleur en hiver lorsqu'il y a beaucoup d'eau, peu de lumière et des températures basses. En été, les mousses se dessèchent et deviennent dormantes.

    VI. A quoi servent les mousses ?
    Inconnues de la plupart d'entre nous, les mousses ont en fait de nombreuses utilisations, allant de l'écologie au médical avec une série d'utilisations domestiques courantes entre les deux. L'une des utilisations écologiques les plus connues de la mousse est celle de bioindicateurs de la pollution de l'air, comme celles causées par les émissions des usines. Ce sont également de très bons indicateurs des dommages causés par les pluies acides à un écosystème. Les mousses sont également utilisées comme agents de contrôle de l'érosion car elles aident au contrôle de l'humidité et à la stabilisation du sol qui serait soit emporté par le vent, soit emporté par l'eau. Les mousses occupent une niche écologique importante dans les écosystèmes arctiques et subarctiques où les symbiotes des mousses assurent la plus grande fixation d'azote dans ces écosystèmes, par rapport aux associations de légumineuses qui sont responsables de ce travail dans les régions tempérées. Les mousses peuvent également être utilisées comme bioindicateurs de la pollution de l'eau et du traitement des eaux usées.

    Tout au long de l'histoire, les mousses ont été utilisées en horticulture parce qu'elles sont bénéfiques pour le sol. Les mousses augmentent la quantité d'eau que le sol peut stocker et améliorent la capacité de rétention des nutriments du sol.

    Aux États-Unis, les mousses ne sont pas très appréciées pour leur utilisation dans le jardinage. Mais les utilisations ornementales et de jardin des mousses sont de plus en plus courantes. Voir le livre Moss Gardening de George Schenk.

    Les mousses sont esthétiquement belles et offrent une couverture attrayante sur le sol et les surfaces en béton qui seraient autrement nues. Nous devrions nous sentir chanceux ici dans le nord-ouest du Pacifique que cet organisme unique et orné pousse facilement et puisse offrir une grande diversité parmi nos jardins, nos toits et nos trottoirs. Voir la section sur l'encouragement des mousses.

    Comme les mousses, les hépatiques sont des bryophytes. Ils sont donc étroitement liés, mais diffèrent par certains aspects importants de la forme et de la reproduction. Les hépatiques à feuilles ressemblent à des mousses à l'œil non averti, mais les hépatiques thalloïdes sont des plantes ramifiées en forme de ruban vert, poussant généralement le long du sol. Marchantia et Conocephalum sont deux des hépatiques thalloïdes les plus remarquables. Conocephalum est illustré à droite, tandis que des photos de Marchantia sont dans la section de ce site Web sur les hépatiques en serre.

    Bien que les lichens poussent souvent avec les mousses et que les gens les confondent généralement, ils sont assez différents. Les lichens sont une association mutualiste entre un champignon et une algue ou une cyanobactérie. Ce site contient quelques références aux lichens, mais nous vous recommandons de visiter LichenLand pour en savoir plus à leur sujet. Voir nos exemples de vie avec des lichens.


    Rhizobium et légumineuses : relation mutualiste entre bactéries et racines

    L'azote est un macronutriment important car il fait partie des acides nucléiques et des protéines. L'azote atmosphérique, qui est la molécule diatomique N2, ou diazote, est le plus grand réservoir d'azote dans les écosystèmes terrestres. Cependant, les plantes ne peuvent pas profiter de cet azote car elles ne disposent pas des enzymes nécessaires pour le convertir en des formes biologiquement utiles. Cependant, l'azote peut être "fixé" ce qui signifie qu'il peut être converti en ammoniac (NH3) par des processus biologiques, physiques ou chimiques. La fixation biologique de l'azote (BNF) est la conversion de l'azote atmosphérique (N2) en ammoniac (NH3), exclusivement réalisée par des procaryotes tels que les bactéries du sol ou les cyanobactéries. Les processus biologiques contribuent à 65 pour cent de l'azote utilisé dans l'agriculture.

    La source la plus importante de BNF est l'interaction symbiotique et mutualiste entre les bactéries du sol et les légumineuses, y compris de nombreuses cultures importantes pour l'homme. Le NH3 résultant de la fixation peuvent être transportés dans les tissus végétaux et incorporés dans des acides aminés, qui sont ensuite transformés en protéines végétales. Certaines graines de légumineuses, comme le soja et les arachides, contiennent des niveaux élevés de protéines et comptent parmi les sources agricoles de protéines les plus importantes au monde.

    Des bactéries du sol spécifiques appelées rhizobiumpeut interagir de manière symbiotique avec les racines des légumineuses pour former des structures spécialisées appelées nodules , dans lesquelles la fixation de l'azote a lieu. Ce processus implique la réduction de l'azote atmosphérique en ammoniac, au moyen de l'enzyme nitrogénase. Grâce à la fixation symbiotique de l'azote, la plante bénéficie de l'utilisation d'une source inépuisable d'azote de l'atmosphère. Le processus contribue simultanément à la fertilité du sol car le système racinaire de la plante laisse derrière lui une partie de l'azote biologiquement disponible. Comme dans tout mutualisme symbiotique, les deux organismes bénéficient de l'interaction : la plante obtient de l'ammoniac et les bactéries obtiennent des composés carbonés générés par la photosynthèse, ainsi qu'une niche protégée dans laquelle se développer. Il est important de noter que l'enzyme nitrogénase est inactivée en présence d'oxygène, et donc les nodules racinaires aident à maintenir une faible concentration d'oxygène pour protéger la nitrogénase dans le rhizobium d'une intoxication à l'oxygène.

    Les racines de soja contiennent (a) des nodules fixateurs d'azote. Les cellules à l'intérieur des nodules sont infectées par Bradyrhyzobium japonicum, un rhizobium ou une bactérie « aimant les racines ». Les bactéries sont enfermées dans (b) des vésicules à l'intérieur de la cellule, comme on peut le voir sur cette micrographie électronique à transmission. (crédit a : modification du travail par l'USDA crédit b : modification du travail par Louisa Howard, données de la barre d'échelle de la Dartmouth Electron Microscope Facility de Matt Russell)


    Le travail des êtres vivants

    Il existe un certain nombre de transformations énergétiques chez les plantes et les animaux qui sont essentielles à la vie. Ces processus seront décrits comme le "travail" des êtres vivants, bien qu'il ne soit pas immédiatement évident qu'ils impliquent un travail au sens physique. Certains des types généraux de processus impliqués dans le cycle de l'énergie sont:

    Les plantes et les animaux doivent fabriquer les molécules complexes nécessaires à la vie. Un exemple est la production d'ADN - votre matériel génétique. Si vous ne faites pas de copies supplémentaires d'ADN, vous n'aurez aucune information à transmettre à votre progéniture. Chaque fois qu'une de vos cellules fait une copie d'elle-même, elle doit faire une nouvelle copie de l'ADN. Ce processus de synthèse nécessite beaucoup d'ATP.

    Le processus de croissance nécessite beaucoup de travail de synthèse pour créer les nouvelles cellules et agrandir les structures.

    Vous ne vous considérez peut-être pas comme une machine électrique, mais vous l'êtes. Chacune de nos cellules a un potentiel électrique qui lui est associé. Ce potentiel, ou tension, aide à contrôler la migration des ions à travers les membranes cellulaires. Un exemple majeur de travail électrique est dans le fonctionnement des nerfs. Lorsque vos nerfs se déclenchent, ils génèrent une impulsion électrique appelée potentiel d'action qui peut communiquer des informations à votre cerveau ou transmettre un signal de votre cerveau à un muscle pour initier son mouvement.

    La transformation de l'énergie électrique est essentielle pour détecter votre environnement ainsi que pour réagir à cet environnement de quelque manière que ce soit.

    Le plus facilement visualisable est le travail mécanique associé au mouvement de nos muscles. Ce mouvement musculaire est très important et demande beaucoup d'énergie. La source de cette énergie est l'ATP.


    L'avenir du phosphate

    Historiquement, le phosphate était extrait du guano de chauve-souris, mais les chauves-souris ne peuvent que faire caca. Alors maintenant, la majorité du phosphate provient de la roche phosphatée. Pourtant, tout comme le guano de chauve-souris, il n'y a que peu de roche phosphatée pour tout le monde. En fait, il est prévu qu'au rythme actuel, nous allons manquer de phosphate au cours des 50 à 100 prochaines années.

    La population humaine continue de croître à un rythme plus rapide. Si nous manquons de phosphate pour les engrais, nous ne pourrons pas faire vivre une population au niveau actuel. Et nous ne pourrons certainement pas supporter les milliards de personnes supplémentaires qui existeront dans 50 à 100 ans.

    Comme si cela ne suffisait pas, la plupart du phosphate contenu dans les engrais n'est même pas utilisé par les plantes. Avec leurs petits systèmes racinaires, ils ne peuvent en utiliser qu'une petite quantité à un moment donné. Une grande partie du phosphate est lavée ou soufflée. Sous cette forme, il agit en fait comme un polluant. S'il atteint les lacs ou les cours d'eau, les algues se développent si rapidement qu'elles épuisent l'oxygène du cours d'eau ou du lac et tuent les poissons. Le phosphate qui reste dans le sol peut parfois se lier au sol si fortement qu'il est très difficile pour les plantes de l'utiliser.


    Des chercheurs montrent une nouvelle approche holistique de la génétique et de la sélection végétale

    La recherche a été menée au Département des sciences alimentaires de l'Université de Copenhague (UCPH FOOD) avec le professeur émérite Lars Munck comme coordinateur et s'appuie sur des travaux antérieurs depuis 1963 au Svaloef Plant Breeding Institute et au Carlsberg Laboratory.

    Une image complète de l'organisme

    La recherche montre comment, à l'aide d'une méthode d'analyse rapide, non destructive et écologique, la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS), nous pouvons obtenir une vue d'ensemble globale qui reflète la façon dont l'ensemble de la composition chimique des nutriments dans un grain d'orge est modifié, par exemple, par une mutation dans un seul gène. Cela contraste avec la sélection végétale conventionnelle actuelle, où vous n'avez pas une vue d'ensemble de tous les changements que subit le grain d'orge lorsqu'un seul gène est modifié.

    Lars Munck et son équipe ont étudié les grains d'orge de différentes lignées d'orge à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge (NIRS). En une fraction de seconde, cette méthode peut fournir une « empreinte chimique » (en savoir plus sur la spectroscopie proche infrarouge ci-dessous) des grains d'orge, qui décrit la composition physico-chimique des grains, y compris les nutriments. Les chercheurs ont analysé les spectres intacts résultants en les comparant et en les calibrant avec des lignées d'orge de composition connue à l'aide de mathématiques (chimiométrie).

    « Nous avons été surpris par la précision qui caractérise les empreintes chimiques des grains à partir des spectres NIRS. En même temps, cela nous a surpris de constater que nous obtenions le même résultat de classification si nous utilisions plutôt les nutriments/métabolites secondaires déterminés par un plus méthode de mesure compliquée appelée spectrométrie de masse par chromatographie en phase gazeuse en tant qu'empreinte chimique. En utilisant deux types d'analyse différents avec des foyers complètement différents, nous sommes arrivés au même résultat de classification », explique Lars Munck et poursuit :

    "C'est la cohérence en un mot - toutes les empreintes digitales locales font partie du réseau d'auto-organisation de la plante et affectent les empreintes digitales physico-chimiques globales de la plante."

    L'une des lignées d'orge examinées s'est avérée avoir une teneur plus élevée en acide aminé essentiel lysine par rapport à une orge normale. La teneur élevée en lysine donne une bonne croissance dans les études d'alimentation avec des porcs, mais le rendement au champ était horrible et avec une faible teneur en amidon.

    "En analysant les lignées d'orge à haute teneur en lysine qui ont été croisées avec des lignées d'orge à haute teneur en amidon apportant un rendement élevé, nous avons pu utiliser les mesures des empreintes digitales NIRS pour sélectionner des lignées à haute teneur en lysine et en amidon, qui ont ainsi donné des rendements plus élevés. En même temps temps, la cohérence globale nous a également permis d'acquérir des connaissances sur la combinaison optimale de traits génétiques pour un objectif de qualité spécifique », explique Lars Munck, qui estime qu'il s'agit d'une avancée radicale par rapport à la sélection végétale d'aujourd'hui qui se concentre sur un seul trait gène-chimique combinaison à la fois.

    "Avec une approche plus holistique, permise par la méthode NIRS - nous pouvons à la place examiner la totalité des empreintes chimiques des différentes lignées végétales, et obtenir rapidement un aperçu du matériel disponible et ainsi cibler et sélectionner les lignées du pool de croisement variable qui sont de haute qualité en calibrant sur des lignes de repère intéressantes », explique Lars Munck.

    Cohérence globale -- l'auto-organisation interne de la plante

    Dans la discipline de la sélection végétale, on parle de génotype, qui décrit le matériel génétique de la plante, et de phénotype, qui décrit les traits qui peuvent être observés directement ou peuvent être mesurés chimiquement et peuvent donc être caractérisés par NIRS.

    L'approche lors de l'utilisation du phénotypage NIRS consiste à modifier l'ordre de la procédure de sélection végétale pour commencer par cribler les différentes lignées d'orge pour toutes leurs propriétés chimiques représentées par les empreintes digitales. Cela se fait en calibrant sur des lignées d'orge connues qui ont une ou plusieurs des propriétés chimiques souhaitées (par exemple, une teneur élevée en amidon). Ce n'est qu'à la fin, lorsque vous avez sélectionné la lignée d'orge optimale, que vous effectuez une détermination approfondie des gènes qui sont modifiés. Lors de la recherche d'une expression pour l'organisme entier, l'utilisation des empreintes digitales NIRS fournit un résultat beaucoup plus nuancé, vous permettant d'examiner la chimie globale d'un organisme plutôt que d'examiner chaque combinaison de gènes séparément. Parce que la cohérence garantit que tous les aspects des empreintes digitales d'un individu communiquent, vous pouvez gérer la composition globale à partir de positions d'empreintes digitales très différentes.

    "Avec la nouvelle méthode, nous avons comblé le grand écart de connaissances qui existe dans la génétique entre le génotype et le phénotype. Maintenant, la biologie moléculaire aura enfin un débouché pour son impressionnante bibliothèque de fonctions géniques primaires, où le résultat de la contribution totale des gènes modifiés à une usine qui fonctionne peut être étudiée dans son ensemble », explique Lars Munck et poursuit :

    « La biologie moléculaire a proposé des solutions cruciales pour les maladies génétiques, la résistance et les vaccinations contre les maladies. Mais dans cette success story, nous avons oublié que ce n'est pas le gène qui est l'unité biologique, mais que c'est l'individu auto-organisé qui utilise son "calculateur" interne pour organiser la cohérence d'interaction interne de manière précise et reproductible », explique Lars Munck.

    Les chercheurs appellent cette interaction, qui est montrée dans les grains d'orge à l'aide des empreintes digitales NIRS et qui, selon eux, peut être transférée à tous les organismes vivants, cohérence globale.

    « Lorsqu'un changement se produit dans un ou plusieurs gènes de la plante ou dans l'environnement, la chimie et la morphologie implicite de tout l'organisme changent au fur et à mesure que la plante se réorganise pour obtenir un nouveau point d'équilibre cohérent. Cette force unificatrice, la cohérence, a été défini précédemment dans la physique entre les faisceaux lumineux et les atomes dans la matière non vivante et nous avons maintenant découvert la cohérence en biologie en tant qu'empreinte chimique macroscopique, que nous appelons cohérence globale. Cela explique comment la matière vivante peut se répliquer en individus reconnaissables », explique Lars Munck.

    L'importance de l'introduction de la cohérence des empreintes chimiques macroscopiques en biologie qui coordonne les structures morphologiques physiques avec la chimie est une découverte fondamentale et un complément très simplifiant à la génétique moléculaire pour comprendre en profondeur l'expression des gènes.


    Comment obtenir des raphides à partir de plantes ? - La biologie

    QUESTIONS D'ÉTUDE POUR L'EXAMEN 4, PARTIE 1

    1. Toutes les plantes terrestres doivent faire face aux problèmes de la vie sur terre. Dans les plantes vasculaires, quelle génération a vraiment affronté les problèmes de la vie sur terre ? Quels types d'adaptations cette génération a-t-elle pour la vie sur terre?

    2. Décrivez la première plante vasculaire. Quels organes végétaux composent la plante ? Quelle partie du cycle de vie est la plante que vous avez décrite ? Énumérez deux raisons pour lesquelles vous savez que c'est le gamétophyte ou le sporophyte.

    3. Décrivez un sporophyte de Psilotum. Quels organes composent la plante ?

    4. Décrivez un gamétophyte de Psilotum. Comment le gamétophyte se nourrit-il ? Est-il unisexué ou bisexuel ? Est-ce endosporique ou exosporique ? Contient-il des tissus vasculaires ? A-t-il une cuticule ?

    5. Où a lieu la fécondation à Psilotum ?

    6. Comment l'embryon obtient-il de la nourriture et de l'eau lorsqu'il commence à grandir ?

    7. Les sporophytes de Psilotum peuvent-ils vivre de nombreuses années ? Combien de temps, par rapport au sporophyte, le gamétophyte vit-il ?

    8. Quelle est la différence entre une énation (prophylle), une microphylle et une mégaphylle ?

    9. En quoi un sporophyte de Lycopodium diffère-t-il d'un sporophyte de Psilotum ? Quels organes composent la plante ? Dans une coupe transversale, comment le tissu vasculaire est-il disposé ?

    10. Dans une coupe transversale, comment pouvez-vous distinguer une tige de Lycopodium d'une racine de la même plante ?

    11. Comparez l'emplacement et l'arrangement de Psilotum sporange avec ceux de Lycopodium.

    12. Comparez le gamétophyte de Lycopodium avec celui de Psilotum .

    13. Comparez le lieu de fécondation et les premiers stades de croissance de l'embryon de ces deux plantes.

    14. Pourquoi les racines d'Equisetum sont-elles des racines adventives ?

    15. Pourquoi la ruée à récurer est-elle un nom commun d'Equisetum ?

    16. Si votre note en BIO 12 dépendait de la recherche et de l'apport en classe d'une plante Equisetum, où en chercheriez-vous une (à part la serre Bio Sci) ? Et le Psilotum ?

    17. Décrivez les feuilles d'Equisetum . Quelle est la disposition des branches dans Equisetum ?

    18. Comparez la section transversale de la tige Equisetum avec une section transversale de la tige Lycopodium.

    19. En coupe longitudinale, en quoi la structure d'un Equisetum strobilus est-elle différente de celle d'un Lycopodium strobilus ?

    20. En quoi les spores d'Equisetum sont-elles différentes des spores de Lycopodium ?

    21. Comment un gamétophyte Equisetum se compare-t-il à un gamétophyte Lycopodium ?

    22. Dans la plupart des fougères, quelle est la partie aérienne du sporophyte ? Quelles structures sont situées en sous-sol ?

    23. Qu'est-ce que la vernation circinée ? Pourquoi cela se produit-il chez les fougères?

    24. Quelle est la différence entre un vrai indusium et un faux indusium ? De quelle valeur fonctionnelle est une indusie ?

    25. Comment la localisation du sporange dans les fougères se compare-t-elle à celle d'Equisetum ?

    26. Qu'est-ce qui est inhabituel dans la dispersion des spores chez les fougères ?

    27. Comment un gamétophyte de fougère se compare-t-il à un gamétophyte d'Equisetum ?

    28. Si un gamétophyte de fougère produit à la fois des œufs et du sperme, de quel mécanisme dispose une fougère pour empêcher l'autofécondation ?

    29. Pourquoi les gamétophytes des fougères doivent-ils vivre dans des environnements humides ou à des périodes de l'année où l'eau est abondante ?

    30. Quelle est la différence entre une microphylle et une microsporophylle ? Une microsporophylle peut-elle être une mégaphylle ? Les mégasporophylles doivent-elles être des mégaphylles ?

    31. Comment l'hétérosporie est-elle liée au type de gamétophyte produit par une plante ?

    32. Énumérez toutes les structures qui se trouvent dans une Selaginella strobilus après la méiose mais avant la mitose. (Je compte sept.)

    33. Comparez une Selaginella strobilus avec un Lycopodium strobilus.

    34. Pourquoi le mégagamétophyte (gamétophyte femelle) est-il tellement plus gros que le microgamétophyte (gamétophyte mâle) chez Selaginella ?

    35. Où se produit la fécondation chez Selaginella ? L'eau est-elle nécessaire à la fertilisation ?

    36. Où l'embryon de Selaginella commence-t-il à se développer ?

    37. Qu'est-ce que le pollen ? En quoi le pollen diffère-t-il d'une microspore ?

    38. Quel type de division cellulaire produit une microspore ? Quel type de division cellulaire produit un microgamétophyte (gamétophyte mâle) ? Combien de cellules composent un gamétophyte mâle gymnosperme et comment s'appellent les cellules ?

    39. Pourquoi le mégagamétophyte (gamétophyte femelle) d'une plante à graines est-il endosporique ?

    40. Le gamétophyte femelle des plantes à graines est protégé par trois couches. Que sont-ils?

    41. Le gamétophyte femelle des plantes à graines se compose d'au moins deux parties. Que sont-ils?

    42. Pourquoi le micropyle est-il nécessaire ?

    43. Qu'est-ce qu'un ovule (à la fois la définition complexe et la définition simple) ?

    44. Quel est l'avantage d'enfermer à la fois les gamétophytes mâles et femelles dans des couches protectrices ?

    45. Les couches protectrices sont un obstacle à la fécondation. Comment les plantes à graines surmontent-elles cet obstacle ? Quelles sont les deux étapes qui doivent se produire avant que la fécondation puisse avoir lieu ?

    46. Quelles sont les trois structures toujours présentes dans une graine ?

    47. Quelles sont les parties d'un embryon de plante à graines et que devient chacune d'elles lorsque la plantule commence à pousser ?

    48. Décrire la tige, les racines et les feuilles d'un sporophyte de cycas (Division Cycadophyta).

    49. Décrivez le microstrobile d'une cycadée. Quelles sont les sous-unités du strobile ? Où se trouvent les microsporanges ? Pourquoi le type de division cellulaire produit des microspores ? Quelle structure est libérée du microstrobile?

    50. Décrivez le mégastrobile d'une cycadée. Quelles sont les sous-unités du strobile ? Où se trouvent les ovules ? Where are the megaspores located? What structure is released from the megastrobilus?

    51. Describe the stem (and branches of the stem) and leaves of Ginkgo . What is a long shoot? A short shoot? What types of structures are produced by both?

    52. Describe a Ginkgo microstrobilus.

    53. Since we dissected a Ginkgo ovule, describe in detail the layers we found. Why were the structures ovules?

    54. Compare Gnetum , Ephedra , and Welwitschia in terms of where they grow natively and their appearence. How will you recognize them on the lab practical?

    55. All the gymnosperms we examined last lab were dioecious plants. Qu'est-ce que ça veut dire?

    56. Why can ferns, Equisetum , and Lycopodium be considered the amphibians of the plant world? Why can gymnosperms be considered the reptiles of the plant world? Why can Selaginella be considered a transitional form (between amphibian and reptile)?

    58. The Division Coniferophyta includes both evergreen and deciduous species. Qu'est-ce que ça veut dire?

    59. The Division Coniferophyta includes both dioecious and monoecious species. Qu'est-ce que ça veut dire?

    60. The pine sporophyte has both long shoots and short shoots. Describe these. What is a fascicle? What is a scale leaf?

    61. When and where are pine microstrobili produced? What is the subunit of a pine microstrobilus called?

    62. Why is pine pollen distinctive?

    63. Why is the structure that produces ovules called a compound megastrobilus? What is the subunit of a pine megastrobilus called? How did this structure arise, evolutionarily speaking? What is a bract?

    64. What is the difference between a free nuclear and cellular female gametophyte? Which is produced first?

    65. In pine, approximately when does pollination occur? How long afterward does fertilization occur?

    66. How does the microgametophyte survive between pollination and fertilization, i.e. how does it obtain food? What about the megagametophyte?

    67. How does the proembryo differ from embryo initials? What is the function of the suspensors?

    68. If an ovule has more than one archegonium and each zygote forms four embryo initials, why do pine seeds usually have only one embryo? Is there any advantage in producing all these redundant structures?

    69. What differences are there between the Ginkgo seed coat and the pine seed coat?

    70. What are the parts of a pine embryo? Which ones could you actually see in the pine seed dissection? Were the suspensors visible?

    71. How do the juvenile leaves of pine differ from the "adult" or needle leaves?


    How to obtain raphides from plants? - La biologie

    Les plantes proviennent de graines. Chaque graine contient une petite plante qui attend les bonnes conditions pour germer ou commencer à pousser.

    De quoi les graines ont-elles besoin pour commencer à pousser ?

    Les graines attendent pour germer jusqu'à ce que trois besoins soient satisfaits : de l'eau, une température correcte (chaleur) et un bon emplacement (comme dans le sol). Au cours de ses premiers stades de croissance, la plantule dépend des réserves de nourriture stockées avec elle dans la graine jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment grande pour que ses propres feuilles commencent à produire de la nourriture par photosynthèse. Les racines de la plantule s'enfoncent dans le sol pour ancrer la nouvelle plante et pour absorber l'eau et les minéraux du sol. Et sa tige aux feuilles nouvelles s'élève vers la lumière :


    La phase de germination se termine lorsqu'une pousse émerge du sol. Mais la plante n'a pas fini de pousser. Cela vient de commencer. Les plantes ont besoin d'eau, de chaleur, de nutriments du sol et de lumière pour continuer à pousser.


    Voir la vidéo: POVILIKA IS THE MOST SMART PLANT PARASITE. How and what to deal with dodder in the garden, in the gr (Janvier 2022).