Données nouvelles sur l'androgenèse chez le Datura et le Tabac

Résumé

L'état de l'explantat initial inline sur le nombre d'anthères et de grains de pollen embryogènes. Ce sont les boutons floraux de 1,2 cm de longueur, pour le Tabac, et ceux de 4,5 à 5 cm de longueur pour le Datura, qui donnent les meilleurs résultats. Ce stade d'évolution correspond au moment de la première mitose haploïde. Pour les deux espèces étudiées, le pollen a le plus fort pouvoir embryogène juste avant la première mitose haploïde et au moment on juste après cette division. Cette phase de l'évolution pollinique correspond à un profond remaniement structural, cytochimique et ultrastructural. Le grain de pollen en état instable pourrait être plus sensible aux stimuli extérieurs, ce qui expliquerait le nombre important de grains de pollen embryogènes observés à ce moment.

Différents prétraitements, utilisés seuls ou en association, et appliqués aux boutons floraux (48 h à 3°C) ou aux anthères (centrifugations), modifient les capacités androgénétiques des grains de pollen du Datura ainsi que les modalités de leur évolution in vitro. Ces prétraitements sont particulièrement favorables à l'androgenèse lorsqu'ils sont donnés un à deux jours après la première mitose haploïde où ils permettent de multiplier par douze le nombre de grains de pollen embryogènes. Le traitement par le froid favorise la formation de grains de pollen binucléés à noyaux égaux issus d'une mitose modifiée. Ces noyaux peuvent parfois se superposer et fusionner.

Les prétraitements par le froid ou îles accélérations sont également favorables à l'initiation et au développement d'embryons androgénétiques à partir de cultures de grains de pollen sortis de leurs anthères. Le système le plus favorable comprend un prétraitement des boutons floraux par le froid suivi d'une forte accélération appliquée aux microspores avant leur ensemencement et leur culture pendant 20 jours à l'obscurité, puis à la lumière.

Chez le Tabac et chez le Datura, l'androgenèse peut débuter dans une microspore uninucléée dont le noyau est prêt à se diviser donnant, à la suite d'une mitose modifiée in vitro, un grain de pollen bicellulaire à noyaux semblables qui évolue en un embryon androgénétique ne possédant qu'un type de noyaux. Chez le Datura la formation de noyaux égaux se fait parfois sans qu'il y ait constitution d'une nouvelle paroi entre eux; les noyaux peuvent alors se superposer et fusionner. La microspore diploide qui en résulte est à l'origine d'embryons androgénétiques diploïdes et homozygotes. L'androgenèse peut également être initiée dans un grain de pollen bicellulaire venant de subir une première mitose haploïde de type classique; dans ce cas. la cellule végétative seule ou les deux cellules participent à la constitution de l'embryon androgénétique.

Les embryons issus du pollen présentent, au tout début de leur évolution, une enveloppe constituée par les restes de la paroi pollinique. Cette enveloppe se désorganise plus rapidement chez le Datura que chez le Tabac. Les embryons androgénétiques sont toujours dépourvus de suspenseur mais ils suivent des stades d'évolution proches par la morphologie et la structure de ceux de l'embryogenèse zygotique. Cependant les embryons androgénétiques du Tabac sont, à la (in de leur évolution, moins riches en RNA que les embryons zygotiques correspondants.

Les embryons androgénétiques du Datura sont haploïdes, diploïdes ou triploïdes. Les embryons diploïdes proviennent de microspores à noyau diploïde issu de la fusion de deux noyaux égaux nés d'une mitose modifiée. L'étude cytophotométrique de l'évolution du contenu en DNA nucléaire des microspores montre que le noyau végétatif a une tendance à l'endomitose. On peut dès lors penser que la fusion d'un noyau reproducteur 2C avec un noyau végétatif 4C peut être à l'origine de microspores, puis d'embryons, triploïdes.

Summary

Initial explant state influence the embryogenic potentialities of anthers and of pollen grains. 1.3 cm long flower buds in Tobacco and 4.5 to 5cm long in Datura give the best results. This developmental stage corresponds to the tirst haploid mitosis in pollen grains. For the two species studies, the pollen just before the first haploid mitosis and at the moment or just after this division has the highest embryogenic capacity. This phase of pollinic evolution correspond to a profond structural, cytochemical and ultrastructural reorganization. The pollen in an unstable state might be highly sensitive to the external stimuli. This fact can explain the important number of embryogenic pollen grains observed at this moment.

Different pretrcatments utilized alone or in associations and applied to flower buds (3°C for 48 h) or to anthers (centrifugations) modify the androgenic capacities of pollen grains of Datura as well as modalities of their development in vitro. These treatments are particularly favourable to androgenesis when they are applied to one or two days after the first haploid mitosis where they can multiply by twelve the number of embryogenic pollen grains. The cold treatment promotes the formation of binucleate pollen grains with two equal nuclei issued from modified mitosis. These nuclei sometimes can he superposed and fuse.

Androgenesis can also he initiated in bicellular pollen grains which have undergone a classical first haploid mitosis. In this case, the vegetative cell alone or the two pollen cells participate for the constitution of androgenic embryos.

The pollen embryos present at the begining of their development an envelope formed with the remains of pollen cell wall. This envelope disorganizes faster in Datura than in Tobacco. The androgenic embryos are always without suspensor. But they follow the different developmental stages of zygotic embryos and resemble in morphology and structure with them. However, the androgenic embryos of Tobacco are less rich in RNA than the corresponding zygotic embryos at the end of their development.

Androgenic embryos of Datura are haploid, diploid or triploid. The diploid embryos come from microspores having diploid nucleus issued by the fusion of two equal nuclei, formed by modified mitosis. Cytophotometric study of the evolution of the nuclear DNA contents in microspore shows that the vegetative nucleus has an endomitosis tendency. Therefore, we think that the fusion of 2C reproductive nucleus with 4C végétative nucleus can be at the origin of triploid embryos.