Dioécie - Dioecy
La dioïque ( grec : διοικία " deux ménages " ; forme adjective : dioïque ) est une caractéristique d'une espèce, ce qui signifie qu'elle possède des organismes individuels distincts qui produisent des gamètes mâles ou femelles, soit directement (chez les animaux) soit indirectement (dans les plantes à graines ). La reproduction dioïque est une reproduction biparentale. Dioecy a des coûts, puisque seulement environ la moitié de la population produit directement une progéniture. C'est une méthode pour exclure l'autofécondation et favoriser l' allogamie ( allogamie ), et tend ainsi à réduire l'expression des mutations délétères récessives présentes dans une population. Les plantes ont plusieurs autres méthodes pour empêcher l'autofécondation, y compris, par exemple, la dichogamie , l' herkogamie et l' auto-incompatibilité .
La dioécie est un système sexuel dimorphe , aux côtés de la gynodiétie et de l' androdioécie .
En zoologie
En zoologie, les espèces dioïques peuvent être opposées aux espèces hermaphrodites , c'est-à-dire qu'un individu est soit mâle, soit femelle, auquel cas le synonyme de gonochie est plus souvent utilisé. La plupart des espèces animales sont dioïques (gonochores). La dioïque peut également décrire des colonies au sein d'une espèce, telles que les colonies de Siphonophorae (homme de guerre portugais), qui peuvent être dioïques ou monoïques.
En botanique
Les plantes terrestres ( embryophytes ) diffèrent des animaux en ce que leur cycle de vie implique une alternance de générations . Chez les animaux, un individu produit généralement des gamètes haploïdes d'un même type, soit des spermatozoïdes, soit des ovules . Un spermatozoïde et un ovule fusionnent pour former un zygote qui se développe en un nouvel individu. Chez les plantes terrestres, en revanche, une génération - la génération des sporophytes - se compose d'individus qui produisent des spores haploïdes plutôt que des gamètes haploïdes . Les spores ne fusionnent pas, mais germent en se divisant à plusieurs reprises par mitose pour donner naissance à des individus multicellulaires haploïdes qui produisent des gamètes – la génération des gamétophytes . Un gamète mâle et un gamète femelle fusionnent alors pour produire un nouveau sporophyte diploïde .
Chez les bryophytes ( mousses , hépatiques et hornworts ), les gamétophytes sont des plantes totalement indépendantes, et produisent des spores d'un seul type (isospores). Les plantes à graines ( spermatophytes ), sont hétérosporiques , produisant des spores de deux tailles différentes (hétérospores). Les gamétophytes des plantes à graines dépendent du sporophyte et se développent dans les spores, une condition connue sous le nom d' endosporie . Chez les plantes à fleurs, les gamétophytes mâles se développent dans les grains de pollen produits par les étamines du sporophyte et les gamétophytes femelles se développent dans les ovules produits par les carpelles du sporophyte .
La génération de sporophytes d'une plante à graines est dite « monoïque » lorsque chaque plante sporophyte possède les deux types d'organes producteurs de spores, produisant ainsi à la fois des gamétophytes mâles et femelles et donc des gamètes mâles et femelles. Par exemple, une seule plante à fleurs d'une espèce monoïque possède à la fois des étamines et des carpelles fonctionnels, soit dans des fleurs séparées, soit dans la même fleur.
La génération sporophyte des plantes à graines est dite « dioïque » lorsque chaque plante sporophyte ne possède qu'un seul type d'organe producteur de spores, dont toutes les spores donnent naissance soit à des gamétophytes mâles, qui ne produisent que des gamètes mâles (sperme), soit à des gamétophytes femelles, qui ne produisent que des gamètes femelles (ovules). Par exemple, un seul sporophyte de plante à fleurs d'une espèce entièrement dioïque a soit des fleurs avec des étamines fonctionnelles produisant du pollen contenant des gamètes mâles (fleurs staminées ou « mâles »), soit des fleurs avec des carpelles fonctionnels produisant des gamètes femelles (fleurs carpelles ou « femelles »), mais pas les deux. (Voir Morphologie de la reproduction végétale pour plus de détails, y compris des cas plus complexes.)
Des termes légèrement différents, dioïque et monoïque , peuvent être utilisés pour la génération des gamétophytes , bien que dioïque et monoïque soient également utilisés. Un gamétophyte dioïque ne produit que des gamètes mâles (spermatozoïdes) ou ne produit que des gamètes femelles (ovules). Environ 60% des hépatiques sont dioïques.
La dioïque se produit dans une grande variété de groupes de plantes. Des exemples d'espèces végétales dioïques comprennent les ginkgos , les saules , le cannabis et le teck africain . Comme son nom l'indique, l'ortie vivace Urtica dioica est dioïque, tandis que l'ortie annuelle Urtica urens est monoïque. La flore dioïque est prédominante dans les milieux tropicaux .
Environ 65% des espèces de gymnospermes sont dioïques, mais presque tous les conifères sont monoïques. Chez les gymnospermes, les systèmes sexuels dioïque et monoïque sont fortement corrélés avec le mode de dispersion du pollen, les espèces monoïques sont majoritairement dispersées par le vent ( anémophilie ) et les espèces dioïques dispersées sur les animaux ( zoophilie ).
Environ 6 pour cent des espèces de plantes à fleurs sont entièrement dioïques et environ 7 % des genres d' angiospermes contiennent des espèces dioïques. La dioécie est plus fréquente chez les plantes ligneuses et les espèces hétérotrophes . Dans la plupart des plantes dioïques, la production de gamétophytes mâles ou femelles est déterminée génétiquement, mais dans certains cas, elle peut être déterminée par l'environnement, comme chez l' espèce Arisaema .
Certaines algues sont dioïques. La dioécie est répandue chez les algues brunes ( Phéophycées ) et peut avoir été l'état ancestral de ce groupe.
Évolution de la dioïque
Chez les plantes, les espèces dioïques évoluent généralement soit à partir d'espèces hermaphrodites, soit à partir d'espèces monoïques avec une hypothèse non testée jusqu'alors affirmant que c'est pour échapper à la consanguinité. Cependant, il a été démontré que la dioïque est associée à une diversité génétique accrue et à une plus grande protection contre les mutations délétères. Indépendamment de la voie évolutive, les états intermédiaires doivent avoir des avantages de fitness par rapport aux fleurs cosexuelles homostyles pour survivre.
La dioécie évolue en raison de la stérilité mâle ou femelle, bien qu'il soit peu probable que des mutations pour la stérilité mâle et femelle se soient produites en même temps. Chez les angiospermes, les fleurs unisexuées évoluent à partir des fleurs bisexuées. La dioécie est présente dans près de la moitié des familles de plantes, mais seulement dans une minorité de genres, suggérant une évolution récente. Dans la famille des Caricacées, la dioécie est probablement le système sexuel ancestral.
De la monoécie
Les plantes à fleurs dioïques peuvent évoluer à partir d' ancêtres monoïques qui ont des fleurs contenant à la fois des étamines fonctionnelles et des carpelles fonctionnels. Certains auteurs soutiennent que la monoécie et la dioécie sont liées.
Dans le genre Sagittaria , étant donné qu'il existe une distribution des systèmes sexuels, il a été postulé que la dioïque a évolué de la monoécie à la gynodiéie principalement à partir de mutations qui ont entraîné la stérilité mâle. Cependant, comme l'état ancestral n'est pas clair, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour clarifier l'évolution de la dioïque via la monoécie.
De l'hermaphrodisme
La dioécie évolue généralement de l' hermaphrodisme à la gynodiécie mais peut aussi évoluer à travers l' androdioécie , la distylie ou l' hétérostylie . Chez les Astéracées , la dioécie peut avoir évolué indépendamment de l'hermaphrodisme au moins 5 ou 9 fois. La transition inverse, de la dioécie à l'hermaphrodisme a également été observée, à la fois chez les Astéracées et chez les bryophytes, avec une fréquence d'environ la moitié de celle de la transition vers l'avant.
Dans Silene , puisqu'il n'y a pas de monoécie, il est suggéré que la dioécie a évolué à travers la gynodiécie.
En mycologie
Très peu de champignons dioïques ont été découverts.
La monoécie et la dioïque chez les champignons font référence aux rôles de donneur et de receveur dans l'accouplement, où un noyau est transféré d'un hyphe haploïde à un autre, et les deux noyaux alors présents dans la même cellule fusionnent par caryogamie pour former un zygote . La définition évite de faire référence aux structures reproductrices mâles et femelles, qui sont rares chez les champignons. Un individu d'une espèce fongique dioïque a non seulement besoin d'un partenaire pour s'accoupler, mais n'exerce qu'un seul des rôles dans le transfert nucléaire, en tant que donneur ou receveur. Une espèce fongique monoïque peut jouer les deux rôles, mais peut ne pas être auto-compatible.
Bénéfice adaptatif
La dioécie a le désavantage démographique par rapport à l'hermaphrodisme que seulement environ la moitié des adultes reproducteurs sont capables de produire une progéniture. Les espèces dioïques doivent donc avoir des avantages de fitness pour compenser ce coût par une survie, une croissance ou une reproduction accrues. La dioécie exclut l'autofécondation et favorise l' allogamie ( allogamie ), et tend ainsi à réduire l'expression des mutations délétères récessives présentes dans une population. Dans les arbres, la compensation est réalisée principalement par l'augmentation de la production de graines par les femelles. Ceci est à son tour facilité par une contribution plus faible de la reproduction à la croissance de la population, ce qui n'entraîne aucun coût net démontrable d'avoir des mâles dans la population par rapport à être hermaphrodite. La dioécie peut également accélérer ou retarder la diversification des lignées chez les angiospermes . Les lignées dioïques sont plus diversifiées dans certains genres, mais moins dans d'autres. Une analyse a suggéré que la dioïque ne freine pas systématiquement la diversification, ni ne la stimule fortement.
Voir également
- Gonochorisme
- Hermaphrodite
- Morphologie de la reproduction végétale
- Auto-incompatibilité chez les plantes
- Dimorphisme sexuel
- Trioécie
Les références
Bibliographie
- Beentje, Henk (2010). Le glossaire de l'usine de Kew . Richmond, Surrey : Jardins botaniques royaux, Kew . ISBN 978-1-84246-422-9.
- Mauseth, James D. (2014). Botanique : Une introduction à la biologie végétale (5e éd.). Sudbury, MA : Jones et Bartlett Learning. ISBN 978-1-4496-6580-7.