« Pollen and Stigma Structure and Function: The Role of Diversity in Pol » par Rob Swanson, Anna F. Edlund et al.

Résumé

Les surfaces ornées des cellules reproductrices mâles et femelles des plantes à fleurs ont longtemps attiré l’attention pour leur variété et leur importance évolutive. Ces structures, et les molécules impliquées dans les interactions sexuelles, restent parmi les caractéristiques les plus évolutives et les plus diverses connues. Aussi variés soient-ils, chaque élément participe aux mêmes fonctions, protégeant le pollen et le stigmate de l’environnement, délivrant et capturant le pollen, favorisant l’hydratation et la germination du pollen, permettant l’entrée de tubes polliniques appropriés dans le stigmate et guidant les tubes vers l’ovaire (Figure 1 A). Dans cette revue, nous (1) examinons les découvertes récentes des fonctions du pollen et du stigmate avant et après leur contact, et (2) abordons la grande diversité des structures du pollen et du stigmate entre les taxons, en nous concentrant sur la façon dont ils accomplissent des tâches clés dans la pollinisation. Ce système offre une opportunité passionnante pour l’unification fructueuse des études cellulaires, génétiques et génomiques d’organismes modèles avec des études comparatives de relations et d’évolution. La reproduction des angiospermes est très sélective. Les tissus femelles sont capables de faire la distinction entre les grains de pollen, en reconnaissant le pollen de l’espèce appropriée tout en rejetant le pollen d’espèces non apparentées (ou de la même plante chez les espèces auto-incompatibles). Cette sélectivité s’accompagne d’une grande diversité dans les surfaces cellulaires des structures reproductrices mâles et femelles. La richesse unique des fossiles de structures de parois de pollen a été d’un grand avantage. Littéralement, des années d’efforts scientifiques se sont concentrées sur l’intégration de la diversité des formes de pollen à la taxonomie des angiospermes. Lier ces différences morphologiques à des rôles fonctionnels est plus difficile, nécessitant des tests moléculaires et génétiques qui révèlent un but non seulement au sein d’une espèce, mais à travers divers taxons. Ici, nous étudions d’abord les progrès dans la compréhension cellulaire et moléculaire de la biologie du pollen et du stigmate des angiospermes, y compris l’adhésion pollen-stigmate, l’hydratation et la germination du pollen, ainsi que l’émergence et l’invasion des tubes polliniques. En capitalisant sur la microscopie, les ressources moléculaires, génétiques et génomiques, il est possible d’agrandir et de disséquer les fonctions cellulaires au niveau des surfaces du pollen et du stigmate avant et après leur contact (tableau 1). Les progrès récents ont révélé des molécules et des mécanismes clés et ont préparé le terrain pour des études comparatives entre taxons. Dans la deuxième partie de l’examen, nous discutons de la diversité dans les structures de pollen et de stigmatisation, mettant en évidence le changement évolutif coadaptif qui favorise une pollinisation efficace au sein d’une espèce tout en limitant la pollinisation entre espèces. Compte tenu de sa combinaison de systèmes de modèles génétiques faciles, d’analyses morphologiques et de phylogénies bien caractérisées, l’étude de la pollinisation des angiospermes offre une excellente occasion d’unifier la biologie cellulaire et comparative et donne un aperçu au-delà de la pollinisation des mécanismes mêmes de l’évolution et de la spéciation.