La maturation des fruits et des graines
En examinant une section transversale mince d’une graine mûre de Brassica Napus, on constate que le tégument séminal est formé d’une série de couches distinctes. De l’extérieur vers l’intérieur, on remarque d’abord une couche de cellules incolores écrasées les unes contre les autres, à laquelle fait suite une couche de cellules colorées en brun et dont les cavités sont assez nettement dessinées. A cette dernière couche confine une troisième, constituée par des cellules de coloration brune, écrasées les unes contre les autres. La quatrième couche possède des cellules fortement épaissies, à cavité très nette , tandis que la cinquième, comme la première, ne présente plus de structure cellulaire. La seconde et la troisième couches du tégument séminal donnent une couleur brune à la graine. Il existe de grandes quantités de matières grasses et albuminoïdes dans les cellules des cotylédons nus. L’amidon manque complètement dans la graine mûre. Mais les graines non mûres, en voie de développement, en renferment beaucoup. Cette substance est transportée dans les organes de l’assimilation du colza pour y être complètement employée à la formation de matières grasses dans la graine. Nous pratiquons des sections transversales dans une silique verte de Brassica Napus (j’ai examiné le 20 mai, par exemple, des siliques de 6 à 8 cm. de longueur). Entre les deux feuilles carpellaires, se trouve une fausse cloison. Le fruit est composé d’un épiderme à cuticule épaisse, d’un tissu fondamental dont une partie est verte, une autre incolore, ainsi que de nombreux faisceaux libéroligneux. Les jeunes graines sont attachées aux sutures marginales des feuilles carpellaires. En traitant ces sections transversales par une solution d’hydrate de chloral et une solution iodo-iodurée, on remarque que les tissus du fruit et de la graine contiennent une grande quantité d’amidon.
On sait que l’hypanthe des poires mûres est très riche en sucre. Comme ce fruit ne contient que peu de chlorophylle, la plupart des substances que nécessitent son développement et la production du sucre déposé dans les tissus de l’hypanthe doivent donc lui être fournies. Le pédicelle des fruits permet le passage des substances plastiques; certains tissus de cet organe contiennent, en effet, de grandes quantités d’amidon. Si on pratique des sections transversales dans des pédicelles de poires (mes observations étaient faites le 8 juin, par exemple), on aperçoit immédiatement, même sous un faible grossissement, le cercle des faisceaux libéro-ligneux qui sépare l’écorce de la moelle. Le liber de ces
faisceaux est recouvert extérieurement (Tun amas épais de fibres libériennes, sur lequel s’applique directement une assise cellulaire (gaine amylifère) , dont les éléments laissent apercevoir la présence d’une grande quantité d’amidon, qui doit être nécessairement considéré comme matière plastique. Dans le parenchyme de l’hypanthe des poires, je n’ai rencontré que peu d’amidon au 8 juin; il ne s’en trouvait que dans quelques cellules isolées; ce qui prouve évidemment que l’amidon est très rapidement employé. A un stade de développement moins avancé encore (au 2 mai), je n’ai même pu relever la présence d’amidon dans les cellules, en traitant de minces sections transversales de l’hypanthe par l’hydrate de chloral et la solution iodurée d’iode.
Lorsqu’on enlève les sépales et les pétales d’une fleur de Phaseolus pour utiliser le restant de la fleur à la confection de coupes, on aperçoit un ovaire monomère entouré d’un tube staminal fendu. Chez les Phaseolus et beaucoup d’autres papilionacées, des 10 étamines, il y en a 9 qui se soudent et une qui reste libre. L’ovaire porte les ovules sur son placenta. D’après Sachs (1), on constaterait pendant la maturation des fruits et des graines de Phaseolus (P. vulgaris) les particularités que nous allons indiquer.
Immédiatement après la défloraison, on ne trouve d’amidon ni dans les cellules de la couche extérieure, verte, de l’ovaire, ni dans celles de la couche intérieure, incolore. 11 ne s’en rencontre, et en légère quantité, qu’au voisinage immédiat des faisceaux libéro-ligneux des sutures ventrale et dorsale. Le sac embryonnaire ne renferme pas d’amidon (probablement par suite de sa rapide utilisation). Mais il s’en trouve dans le voisinage du sac embyonnaire et dans le parenchyme du funicule. Lorsque le fruit a atteint une longueur de 3 cm., la couche extérieure, verte, de l’ovaire renferme de l’amidon, mais la couche intérieure, incolore, qui en est dépourvue, contient au contraire beaucoup de sucre. Dans le funicule et dans le voisinage immédiat du sac embryonnaire, on aperçoit de l’amidon. L’embryon, encore très petit, ne contient pas non plus d’amidon. Avec les progrès du développement des fruits et des graines, la quantité d’amidon augmente (mais il ne se forme pas de sucre) dans le parenchyme du funicule, qui joue le rôle d’organe conducteur, et l’amidon s’accumule petit à petit dans les cotylédons de l’embryon en voie de croissance.
J’ai eu l’occasion de constater, dans certains cas, l’absence d’amidon et de sucre (probablement par suite d’une croissance très active des cellules) tant dans le sac embryonnaire que dans les tissus du nucelle et du funicule. J’ai examiné, le 4 mai, des fleurs de Tulipa sylvestris et, dans les cellules des ovules anatropes, très nombreux de l’ovaire triloculaire, j’ai trouvé de grandes quantités d’albumine , mais point d’amidon ni de glucose.
(4) Voy. Sachs, Jahrbücher f. vnssenschl. Botanik de Pringsheim, vol. 3, p. 231.
TROISIÈME DIVISION
128. Manière d’obtenir les matériaux d’étude nécessaires pour les recherches d’analyse quantitative sur les transformations chimiques.
Le choix de matériaux convenables constitue la tâche la plus importante, mais en même temps la plus difficile et la plus longue, dans les recherches d’analyse quantitative sur les transformations chimiques que présente l’organisme végétal. Ce sont les germinations qui conviennent le mieux pour ce genre d’observations, pour étudier la fonction des matières grasses et amylacées, par exemple. On cherchera d’abord à se procurer des graines ayant toutes la même conformation et un grand pouvoir germinatif, puis on déterminera leur poids à l’état de siccité ; et, pour obtenir une valeur moyenne, on desséchera à 100° G. plusieurs prises d’essai de ces graines, réduites en poudre à l’aide d’un petit moulin. On pourra ramener ainsi toutes les données fournies par les recherches sur les graines à leur poids à l’état sec.
Les graines que l’on fait germer doivent être exactement pesées ; il est alors facile de calculer leur poids en matières sèches. Le gonflement des graines, la culture des plantules et la détermination du poids sec de ces dernières, s’effectueront par le même procédé que celui qui a été indiqué lorsqu’il s’est agi de résoudre expérimentalement la question de l’utilisation par les plantes de l’azote libre de l’air atmosphérique. Il est clair que les germinations devront se développer en l’absence complète de lumière, dans une armoire, par exemple, mais il n’est pas nécessaire qu’elles accomplissent leur développement sous des cloches en verre.
La plus sérieuse difficulté dans ces expériences consiste à obtenir des plantules de même conformation. Lorsqu’on fait germer un certain nombre de graines, il arrive fréquemment que certaines germinations se développent vigoureusement, alors que d’autres croissent faiblement, ou même que quelques graines ne germent pas du tout et pourrissent. En expérimentant avec certaines graines (de froment ou de pois, par exemple), on obtiendra dans de nombreuses cultures des germinations d’un aspect satisfaisant et chez lesquelles, par conséquent, toutes les graines employées auront donné des germinations à peu près de même conformation; c’est là, comme bien on le pense, un caractère favorable. Si on expérimente sur de petites graines (colza, pavot), qui germent le mieux lorsqu’on les dépose, gonflées, sur des plaques de pierre ponce placées dans l’eau, sur du papier à filtrer humide ou sur de la laine de verre mouillée, il est nécessaire de compter les graines, de calculer le poids moyen d’une graine, de compter les graines qui n’ont point germé et de soustraire le poids primitif de ces dernières du poids que possédait au début la quantité de graines employée. S’il n’y a point un nombre trop grand de graines qui germent mal ou ne germent pas, l’erreur d’expérimentation n’est
pas très considérable. Dans les recherches effectuées avec des graines de grandes dimensions (fèves) , il est nécessaire de traiter chaque graine séparément. Chaque graine, pesée à part, germera, après s’être gonflée, sur de la laine de verre mouillée, puis chaque germination se développera dans un vase particulier, contenant de l’eau distillée, comme dans la méthode de culture dans l’eau (voy. g 1). En effectuant ces travaux, on découvrira aisément soi-même diverses petites règles de précaution qu’il importe de ne pas négliger afin d'obtenir des germinations qui puissent être employées.
Lorsqu’il s’agira de faire une étude comparée du rapport existant entre les transformations chimiques et la température, les graines, évidemment, seront portées dans un thermostat (voy. g 76) pour y germer à divers degrés de température.
129. Recherches d’analyse quantitative sur le rôle des matières grasses et des hydrates de carbone dans les transformations chimiques des végétaux.
L’étude des phénomènes qui se produisent pendant la germination des graines convient très bien pour montrer le rôle des matières grasses et des hydrates de carbone dans les transformations chimiques. Nous cherchons d’abord la composition centésimale des graines et celle des produits de leurs germinations, de la façon qui a été indiquée dans le § 128. Puis, pour obtenir des nombres comparables, nous rapporterons les données fournies par ces recherches à 100 gr. de matière sèche des graines et au poids de matières sèches des germinations qui proviennent de 100 gr. de graines à l’état de siccité. Si 100 gr. de substance des graines donnent, par exemple, 90 gr. de substance de germinations, les valeurs trouvées pour la composition centésimale des germinations devront être rapportées à 90 gr. L’analyse des graines et des germinations sera effectuée de la façon que nous allons indiquer.
Pour doser les graisses, on traite par l’éther, de la façon indiquée dans le g 120, 3 gr. environ de matière sèche provenant des graines ou des germinations. Le résidu, après le dosage des matières grasses, sera mis plusieurs fois à digérer pendant quelque temps avec de l'eau à la température ordinaire; puis, après avoir filtré, on diluera le filtrat jusqu’à 200 c. c. On se servira alors de 50 c. c. du filtrat pour doser le sucre (voy. g 115) et aussi de 50 c. c. pour doser la dextrine, mais cette fois après avoir fait bouillir le liquide avec une légère quantité d’acide sulfurique (voy. g 116).
Le résidu épuisé par l'eau ou, mieux, 3 gr. environ de substance provenant des graines et des germinations (ce n’est que dans les graines ou les plantules très oléagineuses qu’on enlèvera d’abord les matières
TROISIÈME DIVISION
grasses) seront versés avec 200 c. c. d’eau dans un ballon d’une capacité de 500 c. c. Puis le mélange sera porté à l’ébullition, jusqu'à ce que tout l’amidon soit transformé en empois. Le liquide sera alors mis à digérer pendant 2 heures encore à une température de 70° G., après avoir été additionné de quelques gouttes d’acide chlorhydrique. Il sera alors dilué jusqu’à 500 c. c.; puis, après l'avoir laissé reposer, on en retirera 200 c. c. au moyen d’un filtre non mouillé. Le filtrat sera mélangé de 15 c. c. d’acide chlorhydrique à 25 0/0, bouilli pendant 3 heures, en ayant soin de remplacer l’eau au fur et à mesure qu’elle s'évapore, et étendu, après refroidissement, jusqu’à 200 c. c. A l'aide de la liqueur de Fehling, on dosera le sucre dans 50 c. c. du liquide ; ce qui permettra de calculer la teneur en amidon (voy. g 111).
Le restant sera porté à l’ébullition pendant une demi heure avec 200 c. c. d’une solution de potasse à 1 0/0, puis filtré, et le précipité, recueilli sur le filtre, porté à l’ébullition pendant une demi-heure dans 200 c. c. d'eau. La portion non dissoute du précipité sera recueillie sur un filtre taré, lavée à l’alcool et à l’éther, puis desséchée et pesée. Il faudra soustraire de la quantité obtenue de cellulose, le poids de cendres qu'elle renferme ainsi que celui des matières albuminoïdes.
Des prises d’essai spéciales de la matière sèche des graines et des germinations serviront à évaluer sa teneur en cendres. Il faudra déterminer aussi le poids des matières albuminoïdes qui existent dans les graines et les germinations, et, éventuellement, le poids d’asparagine.
En calculant la composition centésimale des graines et des germinations en se basant sur les résultats de ces recherches, on constate toujours l'existence d’un reste qui n’est point négligeable. La quantité des « matières indéterminées » devra donc être indiquée.
J'ai eu l’occasion, en un autre endroit (1), de faire ressortir l'iin-' portance des recherches d'analyse quantitative pour l’étude des transformations chimiques dans les plantes. Je me bornerai à rappeler ici qu’à l’aide d’analyses quantitatives on a pu montrer, par exemple, la relation qui existe entre les quantités d'amidon qui se dissolvent pendant les transformations chimiques des organismes et le poids de matière sèche qui disparaît, la quantité de sucre qui se forme dans certaines conditions, la valeur du résidu d'amidon après la germination des graines oléagineuses lorsqu’une certaine quantité de matières grasses a disparu, etc., etc. Toutes ces questions sont d’un grand intérêt au point de vue scientifique (2).
(1) Voy. Detmer, Vergl. Physiologie d. Keimung sprocesses der Samen, 1880.
(2) Pour ce qui concerne la bibliographie, outre l’ouvrage qui vient d’être cité, voy. Detmer, Physiol. Untersuchungen über die Keimung ölhaltiger Samen und die Vegetation v. Zea Mays , 1875; Detmer, in Forschungen auf d. Gebiete d. Agriculturphysik, vol. 2, et Sachsse, Ueber einige ehern. Vorgänge bei d. Keimung v. Pisum sativum , 1872.
IV. LES PRODUITS ACCESSOIRES DES TRANSFORMATIONS CHIMIQUES DANS LES VÉGÉTAUX.
