Structure et ontogenèse des néoformations observées in vitro sur le...

6
Structure et ontogenese des neoformations observees in vitro sur le petale de Begonia x elatior JACQUES MARGARA Ltrhortrtoire t l~ Morpl~oger~i..se, lr~.stit~rt Ntrtiorltrl tle Itr Rec.h~r-c~he Agr-orlorniclrre. Rorrre tle St. Cyr. 78000 Ver,st~ille.s. Frtirlce RENEE PHEL~UZAT Ltrhortrtoire tip Bottrr~itl~r~. Urli~,er:sitk Ptlris VII, 2. P1trt.e J~r.v.vit~~r. 75005 Ptrri.~. Frtrr1c.e MARCARA, J.. ct R. PHELOUZAT. 1984. Structure ct ontogcnitsc dcs ndoformations obscrvCcs in vitro sur le pCtalc dc Begorlit1 xetntior-. Can. J. Bot. 62: 2798-2803. Sur dcs milicux contcnant unc cytokinine ct unc auxinc, dcs cxplants dc Begorlitr x~ltrtior produiscnt irr vitro des racines, dcs fcuillcs ct dcs structurcs pktalo'ides. Quand I'auxinc cst I'acidc 2.4-dichlorophcnoxyacCtiquc 10 ' M I'organogenitsc est inhibCc tcmporaircment. Aprits repiquagc sur un milieu sans auxinc on observe alors la nkoformation dc structurcs normalcs ou atypiques. Toutcs les structures ont pour originc dcs ccllulcs Cpidcrmiqucs cxceptccs les racines qui provicnncnt dc ccllulcs parcnchymatcuscs plus profondcs. On obscrvc de nombrcux embro'idcs qui pcuvcnt Etrc normaux ou atypiqucs. L'accCICration du dCvcloppcmcnt dcs structurcs florales (progcnhsc) cst illustrCc par la formation dc structurcs pdtalo'idcs qui pcuvcnt provenir dc mCristitmcs floraux. Des embryo'idcs bipolaircs pcuvent avoir un pBlc racinairc et un p6lc tloral. A c6tk dc la nkoformation de mCristitmcs caulinaircs normaux. la production dc fcuillcs ou dc pCtales isolCs est souvent obscrvCc. GCnCralemcnt, les ccllules cxtcrncs des nCoformations accumulcnt dans lcurs vacuolcs dcs pigmcnts anthocyanCs ou dcs tanins rcndant difficile I'Ctudc histologique. MARCARA, J., and R. PHELOUZAT. 1984. Structure ct ontogcnitsc dcs nkoformations obscrvkcs ir~ vitro sur le petale de Begorliti Xpltrtior-. Can. J. Bot. 62: 2798-2803. On mcdia containing a cytokinin and an auxin. pctal cxplants of Begorlitr x~ltrtior roots. produce it1 vitro leaves, and pctaloid structurcs. Whcn thc auxin is 1 0 M. 2,4-dichlorophcnoxyacctic acid, thc organogcncsis is tcmporarily inhibited. Aftcr subculture on a medium without auxin, ncoformation of abnormal or atypical structurcs in then obscrvcd. All the structures originate from cpidcrmal cells cxccpt thc roots which arise from dcepcr parenchymatous cells. Numcrous cmbryoids arc obscrvcd. Thcy can bc normal or atypical. The accclcration of developrncnt of floral structures (progcnesis) is illustrated by the formation of pctaloid structures which can arise from floral mcristcms. Bipolar cmbryoids can have a root pole and a floral polc. Besides ncoformation of normal bud mcristems. thc production of isolated lcavcs or petals is frequently observed. Gencrally. the cxtcrnal cells of neoformations accumulate anthocyan pigmcnts or tannins in thcir vacuolcs. making the histological study difficult. Introduction Le petale de Begotlir~Xelrltior- est un materiel exceptionnel pour I'Ctude in vitro de I'organogenese vegetative ou florale (Margara et Piollat 19820). (i) II est possible en effet d'ob- server la production directe de mCristenies sans formation prCa- lable de cal, comme dans le cas des explants de Nicotiana tabacirm comportant seulement quelques assises cellulaires (Tran Thanh Van 1973). (ii) Les mCristemes nCoformCs a partir d'organes floraux Cvoluent souvent dans la voie florale d'une manikre accCICr6e, phCnomkne observe pour la premiere fois chez le tabac (Aghion-Prat 1965). (iii) Alors que, chez beau- coup d'especes, I'auxine exogene, tout en etant indispensable a I'organogenese, est inhibitrice de la floraison (Wardell et Skoog 1969), certaines especes de Begonia paraissent faire exception (Ringe et Nitsch 1968). Sur des milieux contenant une auxine et une cytokinine, il est possible d'observer la neoformation de fleurs sur le receptacle floral du Begotlia Xelatior. Mais a partir de petales ce sont gCnCralement des racines, des feuilles isolees, des petales et beaucoup plus rarement des Ctamines dont on observe la forma- tion (Margara et Piollat 19820, 1982b, 1983). L'apport d'acide 2,4-dichlorophCnoxyacCtique (2,4-D) au milieu, a forte con- centration, retarde I'organogenese et oriente le dkveloppement des structures meristCmatiques vers la production de formations globulaires ou ovo'ides qui presentent des analogies avec les protocormes d'orchidees. Le transfert des cultures sur un milieu sans 2,4-D et Cventuellement depourvu d'autres regu- lateurs de croissance dkclenche alors une organogenese abon- dante (Margara et Piollat 1982~). objectif if du present travail qui s'appuie sur I'expCrimen- tation antkrieure en culture in vitro est de preciser la structure et I'origine des diverses neoformations observkes sur le petale de Begonia X elatior. Materiel et methodes Citlt~rre in vitro Dcs fragments dc pitalc dc Begorlitr xelrrtior, cv. Schwabcnland rouge. sont mis cn culture dans dcs tubcs dc diamittrc 24 mm sur des milicux gClosCs (Bacto agar Difco 8 g/L). LC choix de la composition du milieu s'appuic sur Ics donnCes cxpirimentales antirieurcs (Margara ct Piollat 1982~. 1983). L'orga- nogcnitsc n'a CtC obscrvCc quc sur dcs milieux contcnant A la fois unc auxine et une cytokininc. La production dc bourgeons ct surtout de feuillcs isolics cst importantc sur Ic milieu N 30 K dc Margara (1978, 1982) (contcnant 30 mCquiv./L d'azotc) additionni dc saccharose (3%). d'acide a-naphtylacktiquc (ANA) lo-" M ct de benzyl- aminopurinc (BAP) 5 10-" M. L'organogcnksc tloralc est favo- risk par I'augmentation dc la concentration en saccharosc (6%) ct la diminution de la concentration en azotc (milieu N 5 K. contenant 5 mCquiv./L d'azote). L'apport dc 2,4-D A fortc concentration (lo-' M) inhibc I'organogcnitsc tcmporairemcnt ct provoquc ultCrieu- rcment de nombrcuses anomalies. L'utilisation de ccs donnCcs nous a conduit A choisir quatrc milieux trks dissemblablcs pour favoriscr des typcs d'organogcnitsc diffirents. Lcs milicux A, B, ct C conticnncnt 3% dc saccharose et les 616- mcnts miniraux du milieu N 30 K, Ic milieu D, 6% dc saccharose et Can. J. Bot. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by UNIVERSITY OF MICHIGAN on 11/25/14 For personal use only.

Transcript of Structure et ontogenèse des néoformations observées in vitro sur le...

Page 1: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

Structure et ontogenese des neoformations observees in vitro sur le petale de Begonia x elatior

JACQUES MARGARA Ltrhortrtoire t l ~ Morpl~oger~i..se, lr~.stit~rt Ntrtiorltrl tle Itr Rec.h~r-c~he Agr-orlorniclrre. Rorrre tle St. Cyr. 78000 Ver,st~ille.s. Frtirlce

RENEE P H E L ~ U Z A T Ltrhortrtoire tip Bottrr~itl~r~. Urli~,er:sitk Ptlris VII, 2. P1trt.e J~r.v.vit~~r. 75005 Ptrri.~. Frtrr1c.e

MARCARA, J . . ct R. PHELOUZAT. 1984. Structure ct ontogcnitsc dcs ndoformations obscrvCcs in vitro sur le pCtalc dc Begorlit1 xetntior-. Can. J . Bot. 62: 2798-2803.

Sur dcs milicux contcnant unc cytokinine ct unc auxinc, dcs cxplants dc Begorlitr x~ltrtior produiscnt irr vitro des racines, dcs fcuillcs ct dcs structurcs pktalo'ides. Quand I'auxinc cst I'acidc 2.4-dichlorophcnoxyacCtiquc 10 ' M I'organogenitsc est inhibCc tcmporaircment. Aprits repiquagc sur un milieu sans auxinc on observe alors la nkoformation dc structurcs normalcs ou atypiques. Toutcs les structures ont pour originc dcs ccllulcs Cpidcrmiqucs cxceptccs les racines qui provicnncnt dc ccllulcs parcnchymatcuscs plus profondcs. On obscrvc de nombrcux embro'idcs qui pcuvcnt Etrc normaux ou atypiqucs. L'accCICration du dCvcloppcmcnt dcs structurcs florales (progcnhsc) cst illustrCc par la formation dc structurcs pdtalo'idcs qui pcuvcnt provenir dc mCristitmcs floraux. Des embryo'idcs bipolaircs pcuvent avoir un pBlc racinairc et un p6lc tloral. A c6tk dc la nkoformation de mCristitmcs caulinaircs normaux. la production dc fcuillcs ou dc pCtales isolCs est souvent obscrvCc. GCnCralemcnt, les ccllules cxtcrncs des nCoformations accumulcnt dans lcurs vacuolcs dcs pigmcnts anthocyanCs ou dcs tanins rcndant difficile I'Ctudc histologique.

MARCARA, J . , and R . PHELOUZAT. 1984. Structure ct ontogcnitsc dcs nkoformations obscrvkcs i r ~ vitro sur le petale de Begorliti Xpltrtior-. Can. J . Bot. 62: 2798-2803.

On mcdia containing a cytokinin and an auxin. pctal cxplants of Begorlitr x~ltrtior roots. produce it1 vitro leaves, and pctaloid structurcs. Whcn thc auxin is 1 0 M. 2,4-dichlorophcnoxyacctic acid, thc organogcncsis is tcmporarily inhibited. Aftcr subculture on a medium without auxin, ncoformation of abnormal or atypical structurcs in then obscrvcd. All the structures originate from cpidcrmal cells cxccpt thc roots which arise from dcepcr parenchymatous cells. Numcrous cmbryoids arc obscrvcd. Thcy can bc normal or atypical. The accclcration of developrncnt of floral structures (progcnesis) is illustrated by the formation of pctaloid structures which can arise from floral mcristcms. Bipolar cmbryoids can have a root pole and a floral polc. Besides ncoformation of normal bud mcristems. thc production of isolated lcavcs or petals is frequently observed. Gencrally. the cxtcrnal cells of neoformations accumulate anthocyan pigmcnts or tannins in thcir vacuolcs. making the histological study difficult.

Introduction Le petale de Begotlir~ Xelrltior- est un materiel exceptionnel

pour I'Ctude in vitro de I'organogenese vegetative ou florale (Margara et Piollat 19820). (i) I I est possible en effet d'ob- server la production directe de mCristenies sans formation prCa- lable de cal, comme dans le cas des explants de Nicotiana tabacirm comportant seulement quelques assises cellulaires (Tran Thanh Van 1973). (ii) Les mCristemes nCoformCs a partir d'organes floraux Cvoluent souvent dans la voie florale d'une manikre accCICr6e, phCnomkne observe pour la premiere fois chez le tabac (Aghion-Prat 1965). (iii) Alors que, chez beau- coup d'especes, I'auxine exogene, tout en etant indispensable a I'organogenese, est inhibitrice de la floraison (Wardell et Skoog 1969), certaines especes de Begonia paraissent faire exception (Ringe et Nitsch 1968).

Sur des milieux contenant une auxine et une cytokinine, i l est possible d'observer la neoformation de fleurs sur le receptacle floral du Begotlia Xelatior. Mais a partir de petales ce sont gCnCralement des racines, des feuilles isolees, des petales et beaucoup plus rarement des Ctamines dont on observe la forma- tion (Margara et Piollat 19820, 1982b, 1983). L'apport d'acide 2,4-dichlorophCnoxyacCtique (2,4-D) au milieu, a forte con- centration, retarde I'organogenese et oriente le dkveloppement des structures meristCmatiques vers la production de formations globulaires ou ovo'ides qui presentent des analogies avec les protocormes d'orchidees. Le transfert des cultures sur un milieu sans 2,4-D et Cventuellement depourvu d'autres regu-

lateurs de croissance dkclenche alors une organogenese abon- dante (Margara et Piollat 1982~) .

objectif if du present travail qui s'appuie sur I'expCrimen- tation antkrieure en culture in vitro est de preciser la structure et I'origine des diverses neoformations observkes sur le petale de Begonia X elatior.

Materiel et methodes Citlt~rre in vitro

Dcs fragments dc pitalc dc Begorlitr xelrrtior, cv. Schwabcnland rouge. sont mis cn culture dans dcs tubcs dc diamittrc 24 mm sur des milicux gClosCs (Bacto agar Difco 8 g/L).

LC choix de la composition du milieu s'appuic sur Ics donnCes cxpirimentales antirieurcs (Margara ct Piollat 1 9 8 2 ~ . 1983). L'orga- nogcnitsc n'a CtC obscrvCc quc sur dcs milieux contcnant A la fois unc auxine et une cytokininc. La production dc bourgeons ct surtout de feuillcs isolics cst importantc sur Ic milieu N 30 K dc Margara (1978, 1982) (contcnant 30 mCquiv./L d'azotc) additionni dc saccharose (3%). d'acide a-naphtylacktiquc (ANA) lo-" M ct de benzyl- aminopurinc (BAP) 5 10-" M. L'organogcnksc tloralc est favo- r i s k par I'augmentation dc la concentration en saccharosc (6%) ct la diminution de la concentration en azotc (milieu N 5 K. contenant 5 mCquiv./L d'azote). L'apport dc 2,4-D A fortc concentration (lo-' M) inhibc I'organogcnitsc tcmporairemcnt ct provoquc ultCrieu- rcment de nombrcuses anomalies.

L'utilisation de ccs donnCcs nous a conduit A choisir quatrc milieux trks dissemblablcs pour favoriscr des typcs d'organogcnitsc diffirents.

Lcs milicux A, B, ct C conticnncnt 3% dc saccharose et les 616- mcnts miniraux du milieu N 30 K, Ic milieu D, 6% dc saccharose et

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

Page 2: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

M A R G A R A E'T I'HELOUZAT 2799

les ClCrnents rninCraux du milieu N 5 K . Tous Ics rnilicux conticnncnt cn outrc du rnCsoinositol ct dc la thiamine, 50 rng . L ' ct unc cyto- kininc (BAP 5 - 10 " M). L'apport d'auxinc varic sclon Ics rnilicux dc la rnanikrc suivantc: milicu A, ANA 10 " M; milicu B. 2.4-D 1 0 5 M ; rnilicu C, 2,4-D 5 . 10 M; rnilicu D. pas cl'auxinc.

Ces quatrc rnilicux Ctaicnt dcstinCs, rcspcctivcrncnt: Ics rnilicux A ct C h favoriscr I'organogcnksc vCgCtativc norrnalc. Ic rnilicu B h inhibcr tcrnporaircrnent I'organogcnksc ct h induirc dcs anornalics, lc milieu D h diclcnchcr unc organogcnksc dc typc floral aprks passagc sur le rnilicu B.

Les culturcs sont placCcs dans unc charnbrc h culturcs h 23°C sous un Cclaircrncnt dc 40 W/m' fourni par dcs tubcs Mazda fluor blanc industric (photopCriodc 16 h). Lcs prClkvcmcnts pour observations sont cffcctuks 1 1 , 14 ou 24 jours aprcs la rnisc cn culturc sur Ics milieux A, B, C. Lorsquc Ics cxplants ont CtC transfkrks sur Ic milieu D aprks 2 scrnaincs dc culturc sur B. Ics prClkvcrncnts ont CtC faits 10, 17 ou 24 jours aprks Ic changcrncnt du rnilicu.

L'intcrprCtation des prkparations histologiqucs s'cst constarnrncnt appuyCe sur I'obscrvation du dCvcloppcrncnt ultCricur cn culturc. dans les differcnts rnilicux.

Microscopic klet~troilicl~re 0 htrltrytrgt, Lcs Cchantillons sont plongks dans I'azotc liquidc pcndant 15 s.

L'observation est cffcctukc sans rnCtallisation prCalablc. LC rnicro- scopc utilisC est un JCol rnodklc J SM 35.

Histologic Les Cchantillons sont fixCs B I'AFA (alcool - Forrnol - acidc

acCtique) ou rnClangc de Navachinc. Aprks inclusion dans la paraffinc. les coupes sont faites h 7 Frn et colorCcs au vcrt dc rnCthylcpyroninc.

Observations Morphologie ge'rze'rtrle des nc'oforrntrtiorzs

Sur les milieux A et C les nCoformations observCes, visibles 4 semaines environ aprks la mise en culture, sont: des racines, des structures globulaires jaunitres ou vertes, certaines grossi- sant fortenient sans former d'organes, et des anias de feuilles ne paraissant pas provenir de bourgeons structurCs (fig. 1).

Sur le niilieu B contenant du 2,4-D lo-' M on observe la formation de masses globulaires ou ovo'ides blanchitres qui paraissent pouvoir &tre assimilees 5 des mCristCmoides dont l'organogenese aurait CtC inhibCe, plut8t qu'a un cal typique (fig. 2).

Sur le milieu D dCpourv~~ d'auxine mais contenant du sac- charose a forte concentration et peu d'azote, on observe la production en melange de racines et de structures pCtalo'ides colorCes en rouge par I'anthocyane. Ce niilieu est donc particu- lierement favorable h l'organogenkse de type floral. Certaines structures tlorales sont anormales et constituCes de plusieurs petales soudks en cornet (fig. 3).

Observcrtiorz erz rnicroscol~ie 6lectrorziqrre ir bcrlojlrrge Sur les differents milieux, et en particulier sur le milieu A,

la reprise des mitoses a partir des cellules de I'Cpiderme est observCe prtcocement, 10 jours ou moins aprks la mise en culture. Elle commence gCnCralement par la base du pCtale, les bords et le voisinage des blessures, puis elle s'Ctend progres- sivement la surface (fig. 4). On observe 2 a 3 semaines apres la mise en culture ['extrusion de structures formkes de petites cellules se divisant activement et comparables des embryons au stade globulaire (fig. 5 ) . Mais on trouve en plus grand nombre des structures mCristCmatiques assimilables a des mCristkmes caulinaires non encore structurks. Ces mCristC- mo'ides sont formCs c8te c6te en grand nombre (fig. 6 et 7).

Le repiquage des cultures du milieu B contenant du 2,4-D a forte concentration sur le milieu D, aprks 2 semaines de cul-

FIG. I h 3. Morphologic gCnCrale des nCoforrnations. Fig. I . Fcuillcs ct structures globulaircs forrnCcs sur un pCtalc dc Brgor~itr Xel~~tior (rnilicu A). x29. Fig. 2. Structures globulaircs non organo- gkncsforrnCcs sur un rnilicu contcnant du 7.4-D (milieu B). x29. Fig. 3. Racinc, pCtalc ct structure anor~nalc forrnCs sur un milicu richc cn sucrc ct pauvrc cn azotc (rnilicu D). X29. (Lcs Cchcllcs sont cxprirnCcs cn rnicrornktrcs.)

ture, permet d'observer un plus grand nolnbre d'anomalies parmi lesquelles des lames SoliacCes qui sont tres prCcocement diffCrenciCes, comme le montre la presence de stomates (fig. 8) et des formations pCtalo'ides (fig. 9) colorCes par l'anthocyane. L'observation niorphologique ne permet pas de mettre en Cvidence l'existence de mCristknies structurCs.

Stmcture cles rzkoformrrtiorzs srir le rnilie~r B L'origine des premieres nCoformations a CtC 6tudiCe sur le

milieu B contenant du 2,4-D lo-' M. Les preniikres nCoforma- tions visibles des le I I ' jour aprks la niise en culture sent d'origine Cpidermique. Des mitoses rCpCtCes crCent la nCofor- mation qui se rCvele d'eniblCe hCtCrogkne par la juxtaposition de zones tres mCristCmatiques et de zones de diffCrenciation oh

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

Page 3: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

CAN. J . BOT VOL. 02. 1984

FIG. 4 i 9. Microscopic Clectroniquc i balayagc. Fig. 4. Ccllules Cpidcrrniqucs cn division. X 120. Fig. 5. Extrusion d ' u n crnbryoi'dc. X240. Fig. 6. MCristdrnoi'dcs non structurCs. X95. Fig. 7. Ddtail d 'un nodulc m6ristdniatiquc montrant Ics plans dc division ccllulairc. X 15'2. Fig. 8. Larncs foliacdcs diffCrcnciCcs prdcoccrncnt ct possddant dcs stomatcs. X71. Fig. 9. Pdtalcs ct Hcur anorrnalc. x62. La nature pdtaloi'dc dc cc typc dc formations cst confirrndc par Ics observations ultdricurcs au tours tlc la culture irz 1,itr.o (Lcs dclicllcs sont cxprirndcs cn niicrorn~trcs.)

les mitoses et Ic grandisselnent cellulairc sc nlanifestent con- jointement (fig. 10). Apres 14 jours de culture on observe, avec I'epaississement de la neoformation, un accroissemcnt de I'hCtCrog6neitt5, lie h la superposition cle zones h dominance de rnkrese (mitoses nombreuses) et des zones h dominance d'auxese (grandissement cellulaire). La proliferation cellulaire affecte I'epiderme s~~pCrieur avant I'Cpidcrme inferieur.

Plus tardivement (24 jours aprks la mise en culture). alors que d'autres productions Cpidermiques sont encore initikes, des formations internes se developpent ii partir d'une cellule du parenchyrne. Aucune organogenkse n'est observee sur les cultures maintenues sur le milieu B.

Str~rct~ire cles t~P(!fortnntiotls sur In s~rc~ce.s.siotl (kc tnilicr4~- B . D Dix jours aprks le transfert du milieu B sur le milieu D des

n6oformations a la fois meristCn~atiques et parenchymatisees sont visibles aux deux faces du petale et h I'intCrieur (fig. I I). Aucun organe n'est encore reconnaissable. L'aspect est comparable h celui d'une culture de 24 jours sur le milieu contenant du 2,4-D M, mais on note I'accumulation dans les vacuoles de substances du type anthocyane qui se pour- suivra au cours de I'organogenkse ~~ItCricure, gEnant beaucoup I'Ctude histologique.

Deux sernaines environ aprks le changement clc milieu, une organogenkse intense se dkclenche, permettant d'identifier aprks 17 ou 24 jours des structures diverses, norrnales ou atypiques. (i) Les rneristkrnes caulinaires, d'origine Cpider- rnique (fig. 12), sont caracterisks par I'ontogenkse foliaire late- rale et dCcal6e conduisant h une phyllotaxie alterne, par la

restauration de la partie du meristeme q ~ ~ i vient d'Ctre entarnee et par la presence d'une zone medullaire. (ii) Les racines cl'ori- gine interne (fig. 13), differencient precocenlcnt une zone corticale et une zone axiale susceptible d'etre ii I'origine de la stkle. (iii) Les embryo'idcs, d'origine cxterne, provenant de cellules Ipidcrmiques OLI dcs assises lcs plus superficielles du petale, naissent i partir dc formations globulaircs rnCristCma- tiques (fig. 14) qui presentent tres vite la bipolarit6 q ~ ~ i les caractkrise (fig. 15). Ils sont entoures d'une gangue de cellules h tanin. Des embryo'ides posskdent deux mCristemes de racine (fig. 16) ou deux mkristkmes caulinaires (fig. 17). (iv) Les structures florales se repartissent en plusieurs categories. Les structures en cornet dCjh signalkes (fig. 3 et 9). forrnCes par la soudure de pikces pCtalo'ides, peuvent provenir de rnkristkrnes dont le fonctionnement cesse aprks la production de deux Cbauches opposees et la parenchymatisation de la region rnCrist6rnatique centrale (fig. 18). D'autres structures prC- sentent les caractCristiqucs d'ebauches florales (fig. 19): pro- duction sirnultanCe de pikces pkrianthaires riches en antho- cyane, proliferations rnCristCmatiques internes, allongement d'une base commune sirnulant un receptacle. Des ernbryons bipolaires presentent au pale caulinaire une structure de type floral (fig. 20 et 21). On peut donc les considtrer cornnle des "embryo'ides floraux." 11 s'agit d'un cas extrCme de develop- pernent accClCrC dans la voie florale (progenkse). La progenkse (acquisition precoce des organes reproducteurs) ne doit pas Etre confondue avec la nCotenie (conservation par I'adulte de carac- tkres juvCniles). Les cas de floraison accClCrCe observke in vitro sont typiquement des exemples de progenkse.

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

Page 4: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

MARGARA ET PHELOUZAT

FIG. 10 h 17. Histologic dcs structures vdgCtativcs. Fig. 10. Initiation Cpidcrmiquc dcs nCoformations. Dc gauchc h droitc: unc ccllulc Cpidcrmiquc; Ic debut du cloisonnemcnt d'unc ccllulc voisinc; unc zonc dc mCrcsc intcnsivc; unc zonc d'auxitsc dominantc. x220. Fig. I I. NCoformations trits abondantcs h la facc supCricurc rnais Cgalcmcnt prkscntcs h la facc infkricurc ct B I'intCricur du pCtalc origincl. X30. Fig. 12. Point vCgCtatif caulinairc avcc dcux jcuncs fcuillcs cn disposition altcrnc. La zonc dc rCgCnCration cst visiblc, B droitc, au-dcssus dc la fcuillc la plus ancicnnc. X350. Fig. 13. Originc intcrnc d'unc jcunc racinc. x 1 10. Fig. 14. Jcunc cmbryo'idc entour6 d'unc ganguc dc ccllulcs richcs cn anthocyancs ou cn tanins. LC pcilc caulinairc, situd vcrs lc haut, sc distinguc dCji du pblc racinairc. X260. Fig. 15. EmbryoYdc B structure bipolairc typiquc. x 100. Fig. 16. Embryoi'dc i~ dcux pblcs racinaircs. x 115. Fig. 17. En~bryo.idc h dcux pcilcs caulinaircs dont la naturc, vCgCtativc ou floralc, nc pcut, i c e stadc, etrc prCcisCe. x80 . (Fixations h I'AFA. Sculc la figure 17 provicnt d'unc fixation au Navachinc. Lcs Cchclles sont cxprimCcs cn micromttrcs.)

Structure clcs rze'oformatiorzs sur Ie milieu C directement B partir du petale d'origine, mais dans certains cas Sur ce milieu, contenant du 2,4-D a faible concentration elles peuvent &tre Cgalernent l'unique production d'un mCris-

( 5 . lo-' M), on n'observe plus d'embryoi'des ni d'anomalies teme caulinaire qui disparait dans cette edification. diverses, mais un grand nombre d'ebauches foliaires sont visi- b l e ~ B differents stades du developpement, certaines presentant Discussion un cordon axial de procambium. Ces feuilles paraissent naitre Nous savions dija (Margara et Piollat 19820, 19820) que sur

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

Page 5: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

CAN. J . DOT. V O L . 62. 1'18-1

FIG. I8 5 21. Histologic dcs structures floralcs. Fig. 18. Formation cn cornct. B un stadc oh Ics dcux primordiums opposds cncadrent Ic mdristkmc ccntral dd.j5 parcnchymatisi. X250. Fig. 19. Ndoformation dc typc floral. Lcs pikccs pdrianthaircs (P) grandisscnt. Au ccntrc, Ic niCristkmc qui lcur a donnd naissancc mainticnt son rcilc organogknc. Lcs formations sont situdcs au sommct d'unc basc communc assiniilablc 5 un rdccptaclc (re). x 150. L'obscrvation ultdricurc dcs culturcs montrc quc Ics nidristkmcs anormaux dc cc typc nc produiscnt quc dcs pikccs pCtal(jidcs. Fig. 20 ct 21. Excmplc dc progcnksc (accdldration cxtrE~nc dc I'initiation tloralc): dcux coupcs longitudinalcs d'un m h c "cmbryo'idc floral" anormal. La prcmikrc rnontrc Ic pcilc racinairc (rn) ct Ic bord dc la structure tloralc ( f l ) . La dcuxikmc montrc Ic rdccptaclc ( re) , Ics pikccs pdtaloldcs (p) ddvcloppdcs sirnultandrncnt ct Ics productions mCristCrnatiqucs rdccntcs. X 80. Rcmarqucr I'accuniulation frdqucntc tl'anthocyancs ou dc tanins. Comparcr avec Ic mdristkmc vdgdtatif typiquc dc la figurc 12. (Fixations 5 I'AFA. Lcs dchcllcs sont cxprirndcs cn micrornktrcs.)

des milieux contenant une auxine et une cytokinine en asso- ciation, les pCtales de B~,gotzicr Xc)lcrtior procluisent des struc- tures que I'on peut appeler rnCristCnio'ides selon la terniinologie de Torrey ( 1966). Ces structures Cvoluent rapidernent e n organes et peuvent la lirnite former uric seule ieuille ou un pCtale (Margara et Piollat 1983). A forte concentration ( lo-' M), le 2.4-D inhibe I'organogenkse temporairernent, rnais celle-ci peut s'exprin~er aprks transfert des cultures sur un milieu dCpourvu cle 2,4-D.

Les particularitCs du dCveloppement que nous avons obser- vCes peuvent provenir: du choix de I'espkce et de la variCte (Begorlia Xelcrtior, cv. Schwabenland rouge), de I'organe uti- lisC (le pCtale. organe floral), de I'origine Cpiderniique des nCofol.rnations et de la coniposition des niilie~~x de culture.

L'accCICration clu dCveloppement commence trks t8t avec la formation d'ilots de cellules mCristCmatiques sans production prCalable d'un cal. Ce mode de dkveloppernent est comparable a celui CtudiC par Tran Thanh Van et Chlyah ( 1976), a partir de cellules sous-Cpiderniiques de ranieaux floraux de Nicotirrticr tcrbercurn. Rernarquons que dans le cas du tabac les tleurs for- rnCes sont norrnales. Chez le Begotlia, des fleurs peuvent se dCvelopper sur le rCceptacle floral, rnais les pCtales produisent principalernent des feuilles oil des pitales. NOLIS observons donc a la fois I1accCICration de I'ontogenkse florale et une simplification qui aboutit 2 la production de pikces tlorales: pCtales OLI parfois Ctarnines (Margara et Piollat I982cr).

A l'inverse, des inhibitions du dCveloppernent ont CtC Cgale- rnent observCes, par exemple, lorsqu'un 1iiCristkme arrCte son fonctionnernent aprks avoir produit deux fcuilles ou Iorsque sous l'action d'une forte concentration de 2,4-D des rnCristC- rnoi'des grossissent et ne produisent aucun organe. La callo- genkse peut alors suivre la formation de struct~lres rnCristC- rnatiques au lie^^ de la prCcCdcr. Un cornporte~nent analogue avait dCji CtC signal6 rnais seulenient chcz des MonocotylC- dones (Gautheret 1959; Hunault 1973; Nakano et Macda

1 974). Enfin, i l est rernarquable de constater sur le milieu favorable

a I'organogenkse tlorale I'accurnulation d'anthocyane rnCrne dans des organcs vCgCtatifs qui, d'habitude, en sont depourvus. Nous avions deji observC prCcCdernrnent la production de racines rouges, rnais seulernent lorsqu'elles provenaient cle pCtales (Margara et Piollat 1983) et la formation de pikces foliacCes jaunes, lnais exclusivcrnent lorsque les cultures pro- duisaient Cgalenient des Ctamincs.

En conclusion, le pCtale de B~~otricr Xelcrtior apparait conirne Lln materiel exceptionnel pour I'Ct~lde des niodifications de l'organogenkse induites en culture in virro. en particulier, accClCration de I'cxpression florale, synthesc de certains pig- nients par des organes qui en sont habituellcmcnt dCpourvus.

Remerciements Les auteurs reniercient vivernent Jeannine Berrier de son

aide en niicroscopie Clectronique a balayage, ainsi que Monique Dornin et Nicole Maclc pour leur assistance technique dCvouCe et les Etablissements Poullain q ~ ~ i nous ont airnable- nient fourni le niatkriel vCgCtal.

AGHION-PRAT, D. 1965. Ndoforniation tlc tlcurs irr 1,itr.o chcz Nic.otilrrllr tlrbtrr.lrtt~ L. Physiol. Vcg. 3: 9-29-303.

GAUTHERET, R. J . 1959. La culturc dc tissus vdgdtaux. Ed. Masson, Paris.

HUNAULT, G. 1973. ktudc dc I'liistogcnksc au cours dc la formation du cal sur tlcs fragments dc tigcs d'aspcrgc (Asptrroglrs c?/fi'r.itrrr/is L.) cultivds it1 1,itr.o. Rcv. Cytol. Biol. Vcg. 36: 335-356.

MARGARA, J . 1978. Misc au point d'unc gamnic dc niilicux pour Ics conditions dc la culturc it1 ~itro. C.R. Acad. Agric. Fr. pp. 654-661.

1982. Bascs dc la multiplication vdgCtativc.Lcs nidristEnies ct I'organogcnksc. Ed. lnstitut National dc la Rcchcrche Agronorniquc, Paris.

MARGARA. J . . ct M. TH. PIOLLAT. 1982rr. Organogcnksc nornialc ou

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

Page 6: Structure et ontogenèse des néoformations observées               in vitro               sur le pétale de               Begonia               ×               elatior

M A R C A R A ET PHELOUZAT

atypiquc cn culturc i r l vitr-o i partir du pitalc dc Begorritr Xelutior-. C.R. Hcbd. Scanccs Acad. Sci. Scr. C. 294: 127- 132.

19826. lnflucncc dc divcrs factcurs sur I'organogcnksc obser- vCe irr 11itr-o i partir du pCtalc dc Begorrirr Xeltrtior-. C.R. Hcbd. Scanccs Acad. Sci. Scr. C, 294: 18 1 - 184.

1982~. lnflucncc dc la composition mindralc ct glucidiquc du milicu sur I'organogcnksc obscrvic i r l ~'itr-o i partir du pCtalc dc Bcgorzitr Xelrrtior.. C.R. Hcbd. Scanccs Acad. Sci. Scr. C, 294: 545-548.

1983. Nouvcllcs observations sur I'organogcnksc irl vitro i partir dc pCtalcs dc Begorlit1 Xeltrtior. C.R. Hcbd. Scances Acad. Sci. Scr. C, 297: 161 - 164.

NAKANO, H., ct E. MAEDA. 1974. Plant diffcrcntiation in callus tissucs induccd from immaturc cndospcrm of Or:\,ztr .c.trtivtl L. Z . Pflanzcnphysiol. 76: 444-449.

RINGE, F.. ct J . P. NITSCH. 1968. Conditions Icading to flowcr for-

mation on cxciscd Begorrirr fragments culturcd irl vitr-o. Plant Cell Physiol. 9: 639-652.

TORREY. J . 1966. Thc initiation of organized dcvclopmcnt in plants. 111 Advanccs in morphology. Vol. 5. Acadcmic Prcss. Ncw York. pp. 39-91.

TRAN THANH VAN, M. 1973. Dircct flowcr k~rnmation frorn supcr- ficial tissuc of small cxplants of Nic.otirrrlrr trrbtrc,lrrrr L. Planta, 115: 87-92.

TRAN THANH VAN. M. . ct A. CHLYAH. 1976. DiffCrcnciation dc boutons floraux. dc bourgcons vCgCtatifs, dc racincs ct dc cal i partir dc I'assisc sous-Cpidcrmiquc dcs ramifications floralcs de Nir~otitrrrrr ttrbtrc~rrn Wisc. 38. Etudc inliastructuralc. Can. J . Bot. 54: 1979-1996.

WARDELL, W., ct F. S K ~ O G . 1969. Flowcr formation in cxciscd tobacco stcm scgmcnts. I . Methodology and cffccts of plant hor- moncs. Plant Physiol. 44: 1402- 1406.

Can

. J. B

ot. D

ownl

oade

d fr

om w

ww

.nrc

rese

arch

pres

s.co

m b

y U

NIV

ER

SIT

Y O

F M

ICH

IGA

N o

n 11

/25/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.