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Les graines et la germination

Sachet de graines de tomate (cheche22, iStockphoto)

Sachet de graines de tomate (cheche22, iStockphoto)

Sachet de graines de tomate (cheche22, iStockphoto)

Sachet de graines de tomate (cheche22, iStockphoto)

Format
Sujets
Parlons science
Lisibilité
7.5

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Apprends ce qu’il y a à l’intérieur d’une graine de tomate, comment elle se disperse et toutes les choses dont elle a besoin pour germer et grandir.

Les graines et la germination

Regarde attentivement une tomate coupée. Tu peux y voir le début de plusieurs nouveaux plants de tomate à l’intérieur. Chaque graine de tomate renferme un minuscule plant de tomate qui est vivant mais dormant. Cela signifie qu’il ne se développe pas. Il attend simplement. Lorsque les bonnes conditions de son environnement seront réunies, la graine germera. C’est à ce moment que la minuscule plante émerge de la graine et commence à croître.

Graines à l’intérieur d’une tomate
Graines à l’intérieur d’une tomate. (Parlons sciences utilise une image de beatrize via Pixabay.)
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Voici une photo en couleur d’une petite tomate rouge coupée en deux.

Les deux moitiés de tomate juteuses sont posées sur une table, la partie interne vers le haut. Les graines de tomate jaunes sont disposées en forme de croissant autour du centre de chaque moitié de tomate. Deux flèches étiquetées «Graines de tomate» pointent dans leur direction.

Les parties d’une graine de tomate

Les plantes à fleurs, comme la tomate, se multiplient en produisant des graines. La minuscule plante à l’intérieur d’une graine est appelée plante embryonnaire. Embryonnaire signifie que quelque chose est au tout début de son développement. La plante embryonnaire possède une racine embryonnaire appelée radicule. Elle possède aussi une ou deux feuilles embryonnaires appelées cotylédons. La plante embryonnaire est entourée d’une enveloppe protectrice, appelée tégument ou testa.

Vue en coupe d’une graine de tomate
Vue en coupe d’une graine de tomate. (© 2020 Parlons sciences.)
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Voici un schéma en couleur des parties internes d’une graine de tomate.

La graine a la forme d’une goutte d’eau et sa partie interne varie de brun moyen à brun pâle. Une flèche pointe vers cette zone étiquetée «Albumen». Le contour de la graine est brun foncé et est bordé de minuscules fibres. Cette partie est étiquetée «Tégument» (enveloppe de la graine). Une longue structure verte est recourbée le long du pourtour intérieur de la graine. L’extrémité supérieure est divisée en deux parties se terminant en pointes. Celles-ci sont étiquetées «Cotylédons (feuilles)». L’extrémité inférieure de la structure verte est repliée sur elle-même. Cette partie est étiquetée «Radicule (racine)». Les étiquettes «Cotylédons» et «Radicule» sont reliées par une ligne étiquetée «Plante embryonnaire».

Les plants embryonnaires de tomate ont besoin d’énergie pour germer. Cette énergie provient de l’albumen. L’albumen est généralement composé d’amidon. L’amidon est un hydrate de carbone (ou glucide) complexe. Lorsqu’il est décomposé, l’amidon fournit l’énergie nécessaire à l’embryon en croissance.

Certaines plantes ont des graines sans albumen. Ces graines sont appelées graines exalbuminées. Au lieu de stocker l’énergie dans l’amidon, elles la stockent dans leurs cotylédons. Les pois et les haricots verts sont deux exemples de plantes dont les graines sont exalbuminées.

Les plantes à fleurs sont classées selon le nombre de cotylédons qu’elles possèdent dans leurs graines. Les plantes dont les graines n’ont qu’un seul cotylédon sont appelées monocotylédones, ou plus rarement monocotyles. Les plantes dont les graines ont deux cotylédons sont appelées dicotylédones, ou plus rarement dicotyles. Les plants de tomate sont des dicotylédones.

La vie d’une graine avant la germination

Le but des graines est de disperser la progéniture des plantes vers de nouveaux endroits où elles disposeront de l’espace pour croître. Cela signifie que les graines doivent être capables de voyager. Les graines peuvent être transportées par le vent, par l’eau ou même par la fourrure des animaux. Les graines de tomate utilisent les animaux pour le transport d’une manière différente. Lorsque les animaux mangent les tomates, les graines transitent le long de leur système digestif. Elles sont ensuite «semées» dans les déjections (ou excréments) que les animaux laissent derrière eux.

Essaie ceci!

Dans cette leçon, les élèves travaillent en équipe pour concevoir et construire des modèles de graines pouvant se déplacer le plus loin possible.

La germination des graines de tomate

Les graines sont vivantes, mais elles ne peuvent pas vivre éternellement. Certaines graines, comme les oignons, ne peuvent germer que pendant un an. D’autres, comme le concombre et la laitue, peuvent encore germer après cinq ans ou plus. Les graines de tomate peuvent vivre jusqu’à quatre ans.

Le savais-tu?

Les graines les plus anciennes à avoir germé avec succès ont 32 000 ans! Elles provenaient d’une plante à fleurs appelée silène (ou lychnide) à feuilles étroites. Des scientifiques russes ont découvert les graines conservées dans la glace en Sibérie.

Les graines de tomate restent dormantes jusqu’à ce que les conditions de l’environnement soient propice à la germination. C’est le cas de toutes les graines. Elles ont besoin d’eau, d’oxygène et de chaleur pour commencer à croître.

Lorsqu’on ajoute de l’eau, le tégument se ramollit pour faciliter la germination de la plante qu’il contient. Les cellules de la plante absorbent de l’eau et grossissent.

L’oxygène pénètre également dans la graine. Les cellules végétales ont besoin d’oxygène pour la respiration cellulaire, qui est le processus par lequel l’énergie est extraite des nutriments. À ce stade, la plante puise son énergie dans l’albumen.

La chaleur est également nécessaire. Différentes graines germent mieux à des températures spécifiques. En général, les températures très froides empêchent la germination. Les températures plus chaudes favorisent une germination plus rapide.

Les graines de tomate ne germent pas en dessous de 10°C et leur température préférée est de 16-30°C.

Voyons comment cela se présente pour une graine de tomate.

Les graines sèches sont dormantes. La photo de droite montre une graine de tomate sèche qui est dormante. L’enveloppe de la graine est recouverte de poils fins appelés trichomes.

Graine de tomate au jour 1
Graine de tomate au jour 1 (©2020 Parlons sciences).
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Voici une photo en couleur d’une graine de tomate étiquetée «Jour 1».

La graine a la forme d’une goutte d’eau et est recouverte de quelque chose qui ressemble à une épaisse fourrure d’un jaune doré pâle. Une flèche blanche avec l’étiquette «Tégument» pointe vers la fourrure. Une règle apparaît le long du côté droit de la photo. L’espace entre deux lignes horizontales de la règle correspond à 1 mm. Cette règle indique que la graine mesure un peu plus de 3 mm de haut en bas. La même règle apparaît sur chaque photo de la graine de tomate.

 

Après deux jours dans un environnement chaud et humide, la radicule a transpercé le tégument ramolli.

Graine de tomate au jour 2
Graine de tomate au jour 2 (©2020 Parlons sciences).
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Voici une photo en couleur d’une graine de tomate étiquetée «Jour 2».

La graine a la forme d’une goutte d’eau et est principalement d’un jaune doré foncé. La pointe de la graine est d’un jaune doré pâle. Une flèche blanche pointe vers cette partie étiquetée «La radicule perce». Tout le reste de la graine est recouvert de ce qui ressemble à une fine fourrure translucide. La règle indique que la graine mesure maintenant près de 4 mm.

 

Après quatre jours, la radicule a poussé de plusieurs millimètres.

Graine de tomate au jour 3
Graine de tomate au jour 3 (©2020 Parlons sciences).
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Voici une photo en couleur d’une graine de tomate étiquetée «Jour 3».

Une longue structure blanche pousse maintenant à partir de la pointe de la graine. La règle indique que cette structure mesure plus de 7 mm. Une flèche blanche pointe vers cette partie étiquetée «La radicule grandit» .

La graine mesure toujours près de 4 mm et est d’un jaune foncé, mais elle semble beaucoup plus fine qu’au jour 2, comme si elle s’était dégonflée.

 

Après six jours, les cotylédons verts ont émergé du tégument. La radicule a aussi continué de croître. Tant que l’eau, l’oxygène et la chaleur demeurent disponibles, la plante poursuit sa croissance. Ses racines continuent de s’étendre vers le bas, tandis que la pousse et les cotylédons croissent vers le haut.

Graine de tomate au jour 4
Graine de tomate au jour 4 (©2020 Parlons sciences).
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Voici une photo en couleur d’une graine de tomate étiquetée «Jour 4».

Une longue structure émerge de la pointe de la graine et se recourbe dans la partie supérieure de la photo avant de redescendre à côté de la graine. Elle est blanche dans le bas et devient vert clair en haut, là où elle se divise en deux parties pointues. Une flèche blanche pointe vers cette structure étiquetée «Cotylédon». La règle indique qu’elle mesure près de 15 mm.

La graine est toujours d’un jaune foncé et mesure toujours 4 mm. La radicule continue de pousser vers le bas à partir de la graine et sort de la photo.

 

Le savais-tu?

Des graines différentes ont besoin de conditions différentes pour germer. Certaines graines doivent subir une période de froid afin de pouvoir germer. Ce processus porte le nom de vernalisation.

De nombreuses choses se passent également à l’intérieur de la graine. Par exemple, les plants embryonnaires de tomate produisent des hormones de croissance appelées gibbérellines pendant la germination. Les gibbérellines aident à affaiblir l’albumen et le tégument de sorte que la plante embryonnaire puisse germer.

À mesure que le plant de tomate grandit, il cesse d’utiliser l’énergie stockée dans l’albumen et se met à utiliser ses cotylédons pour la photosynthèse. C’est à ce moment que la plante commence à avoir besoin de lumière et de dioxyde de carbone, en plus de l’eau, de l’oxygène et de la chaleur. 

Le savais-tu?

Les graines de tomate n’ont pas besoin de terre pour germer, mais elles ont besoin des nutriments et des minéraux dans le sol pour devenir des plants de tomate matures en bonne santé.

En savoir plus

Le fonctionnement du vivant 

Cette page Les fondamentaux contient plusieurs vidéos éducatifs expliquant les processus impliqués dans la reproduction des plantes.

Graines et germination

Ce vidéo (10 min. 22 sec.) de Billes de Sciences présente une série d'activités à faire en classe pour travailler sur les graines et leur germination, suivie d'éclairages scientifiques sur ce thème.

Biologie végétale : fonctions de reproduction - graines

Cette page de la fondation La main à la pâte présente différents aspects de la reproduction des plantes, avec images.

Références

Groot, S. P., & Karssen, C. M. (1987). Gibberellins regulate seed germination in tomato by endosperm weakening: A study with gibberellin-deficient mutants. Planta, 171(4), 525-531. DOI: 10.1007/BF00392302

Leubner, G. (n.d.). Seed structure and anatomy. The Seed Biology Place.

PBS LearningMedia. (2016). Seeds away.

Kaufman, R. (2012). 32,000-year-old plant brought back to life – Oldest yet. National Geographic.

Real Seeds. (n.d.). Germination hints & tips.

Romer, J. (1999). Life expectancy of vegetable seeds. Horticulture & Home Pest News, Iowa State University.

University of Illinois Extension. (n.d.). The great plant escape.