Planta (Berl.) 98, 31--49 (1971) 9 by Springer-Verlag 1971

Etude infrastructurale de la stipule de Vicia faba L. au niveau du nectaire* JACQUES FIGIV.R Laboratoire de Biologie V6g6tale Facult6 des Sciences de Tunis Regule 11/29 janvier 1971 F i n e S t r u c t u r e in t h e E x t r a f l o r a l N e e t a r y of Vicia/aba L. Summary. In the extrafloral neetary of the broad bean there is evidence of two fundamental types of cells: one with dense hyaloplasm, well developed ergastoplasm and golgi apparatus, all features of glandular cells, and another with opposite features. The cells of the head of the secretory hairs and those of the subjacent epidermis which are not prolonged with such a hair are of the first type. The epidermal cells prolonged with a hair and the pedicellar cell of this hair are of the second type. Moreover, the companion cells of the subjacent conducting bundle look like cells of the first type, especially those of the head of the secretory hairs owing r their numerous wall protuberances. Cells of the second type are presumably involved in transit processes between phloem and trichome, and cells of the first type in excretory processes.

Introduction Chez la Fbve, c h a q u e stipule c o m p o r t e sur sa face dorsalc, d a n s sa p a r t i e m6diane, une zone ovoi'de, au g r a n d axe longitudinal, de 2 ~ 3 m m 2, soit p o u r p r e soit d ' u n v e r t plus clair que celui d u reste de la stipule (fig. 1). D a n s cette zone, l'6piderme, s ' i n c u r v a n t en une 16gbre d6pression, diff6rencie, a u n i v e a u d ' u n e cellule sur d e u x en m o y e n n e , des poils p a r t i c u l i e r s d o n t l ' e n s e m b l e constitue u n t r i c h o m e s6cr6teur (fig. 2). L a couleur p o u r p r e , qui est la plus fr6qucnte, est due ~ la pr6sence d ' a n t h o c y a n e s d a n s les cellutes de ces polls. Quelques a u t e u r s o n t d6j~ 6tudi6 ce neetaire. E n microscopie p h o t o n i que, S e h w e n d t (1907) et B S h m k e r (1916) o n t limit6 le tissu g l a n d u l a i r e p r o p r e m e n t d i t ~ l ' 6 p i d e r m e d o r s a l (la ((eouehe basale~)) et a u t r i c h o m e qui e n e s t issu. De m g m e fair Z i m m e r m a n n (1932) d a n s sa r e v u e de neetaires e x t r a f l o r a u x off il classe celui de la F b v e d a n s le g r o u p e des nectah'es t r i e h o m a t e u x . E n microscopic 61eetronique, W r i s c h e r (1962) * Ce travail fair pattie d'une Th6se de Doctorat d'Etat sur la eyto-physiologie des nectaires. - - (Travail effectu~ an Laboratoire de Bot. Appl. et Mierobiologie et au Centre de Mieroscopie 61eetronique de la 1%eult6 des Sciences de Bordeaux (France).

J. Figier:

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Pattie sup&ieure de la stipule .~j

~

P~tiole

~

Vas~larisation

-

, Tige 1

Fig. 1. Une stipule de Vicia ]aba L. Face dorsale Abreviati~ns: C euticule, CaP cellule avec poil, Cc eouche cuticulaire, Coo cellule compagne, CH chloroplaste, CsP eellule sans poil, c V ((coated vesicle ~), D dictyosome, Dm d6collement membranaire, E R ergastoplasme, Fm formation my61inique, Im invagination membranaire, Li inclusion lipidique, M mitochondrie, M B ((microbody,), Mn membrane nucl6aire, N noyau, PbP paxenchyme banal du phlo~me, PD plasmodesme, PED p6dicelle, PL plasmalemme, Pn pore nucl6aire, PO polysome, Pp protub6ranee pari6tale, Ppc paroi pecto-cellulosique, RE reticulum endoplasmique, R I ribosome, Tc tube cribl6, T P t~te de poiI, V vacuole, Vg v6sicule

golgienne

,/,/?u Faisce~aux r Face ventrale

2

Fig. 2. Coupe transversale de stipule de Vicia/aba L. au niveau du nectaire (suivant la ligne pointill6e de la fig. 1). Schema d'ensemble

s'en tient g cette d6finition. Toutefois il note une analogie de structure entre les cellules de la couehe basale et celles de la touche ou des deux couches imm6diatement sous-jacentes. Nous r6sumons, dans la fig. 3, la structure entibre de la stipule, en coupe transversale, au nivcau du nectaire. Cette figure r6sulte de l'observation de coupes obtenues aprbs

Infrastructure de la stipule de Vicia/aba L.

T~,te

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Un poll du r~trichome

P~dicelle] glandulaire

Couche basale glandulaire ( 6piderme dorsal)

M#sophylledorsal

Faisceaucondudeur

Mdsophylle ventral Epiderme ventral 3 Fig. 3. Coupe transversale de stipule de Vicia/aba L. au niveau du neetaire. D6tail fixations au Champy ou au Nawaschin et inclusion dans la paraffine. Nous avons aussi 6tudi6 des coupes semi-fines (1,5 F) d'objets inclus dans l'epon, eolor6es au bleu de toluidine borat6 et mont6es dans l'epon; les d4tails sont alors d'une finesse remarquable apr6s fixation glutarald6hyde-Os04. Nous 6tudions sueeessivement les eellules du trichome, celles de la touche basale et les eellules eompagnes du phlo6me. Ces derni6res jouent en effet un r61e important dans le ph6nom6ne s6er6toire. Mentionnons simplement, pour m6moire, la ou les couches sous-6pidermiques dorsales et les poils acicul6s ~ trois eellules ~ patois trgs 6paisses (fig. 2). Selon Zimmermann (1932), ees derniers eontribueraient & la r6tention du nectar 6mis. 3

Planta (Berl.), Bd. g8

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J. Figier:

Mat@iel et M~thodes Cette 4rude a dr6 men6e parall~lement s celle qui nous a permis de localiser la phosphomonoest@ase acide au niveau des infrasbructures (Figier, 1968b). Nous avons done utilis~ la m~me F~ve (aguadulce ~ longue cosse), cultiv6e en pot, 25 ~ C, s la lumi@e solaire directe et sous un degr~ hygrom~trique de 60 s 70%, conditions favorisant la s4cr6tion du nectar. Celle-ci a 4t4 contrS14e avant chaque fixation: seuls ont 6t~ choisis les nectaires recouverts d'une gouttelette. La fixation porte sur des coupes transversales de stipule, au niveau du nectaire; ces tranches ont au maximum 0,5 mm d'4paisseur. Elles s4journent 2 heures, s 4 ~ C, dans du glutarald~hyde s 2,5% darts du tampon cacodylate 0,05 ~ & pH 7,3. Les coupes sont ensuite lav~es pendant I5 s I8 heures, s 4 ~ C, dans le m6me tampon saccharos6 ~ 7,5 %. Elles subissent ensuite une post-fixation en demeurant 2 heures, 4 ~ C, dans une solution de t4troxyde d'osmium ~ 1% dans le tampon cacodyl~te 0,05 M s pI-I 7,3. Ce dernier, saccharos6 ~ 7,5 %, est ensuite utilis6, pendant 2 heures 4 ~ C, eomme milieu de lavage. L'inclusion est faite dans l'epon suivant la technique de Luft (1961). Les coupes ultrafines, obtenues s l'aide d'un ultrotome Reichert Om U2, sont contrast~es sur grille avec de l'~c~tate d~uranyle en solution dans l'Sthanol s 50 ~ GL et du citrate de plomb selon Reynolds (1963). L'observation est faite avec un E.M. U 3 G R.C.A. Quelques fixations ont ~t~ faites en incorporant s la solution de glutarald~hyde 0,5~ de chlorure de c~tylpyridinium. Ce produit est r6put~, selon Williams et Jackson (1956), pour conserver d~ns les tissus le maximum de polysaccharides. Les coupes ultra-fines obtenues apr~s une telle fixation, ou bien sont contrast4es comme pr~c~demment ou bien subissent un test cytochimique destin~ ~ mettre en 4vidence des polysaccharides et glycoproteines. La technique utilis~e est celle pr~conis~e par Rambourg (1967) et Thiery (1967): c'est la r~action acide periodiqueargent-m~th~namine (PA-Ag-M) qui est une variante du PAS (aeide periodique - r~actif de Schi/f). Nous proc~dons sur coupes ultra-fines grises ou jaune clair qui, apr~s avoir flott6 sur les diff@ents r~actifs, sont mont~es sur grille et observ~es directement. Elles sont transport~es de bain en bain au moyen d'une petite anse en mati@e plastique dont le diam~tre est celui d'une grille porte-objet. Pour les t4moins on omet le passage par l'acide periodique.

R~sultats A. Le trichome L ' u n i t 6 en est le p o i l s~cr6teur. I1 est p l u r i c e l l u l a i r e , f o r m 4 d ' u n p6dicelle s u p p o r t a n t u n e t6~e renf16e en g6n@al o b l o n g u e , d o n t le p e t i t d i a m g t r e , p a r a l l g l e ~ la s u r f a c e de l ' ~ p i d e r m e , ~ t t e i n t 20 g 30 ~t et le g r a n d 30 ~ 60 ~. 1. L a t6te d u p o l l E l l e c o m p o r t e d e u x 6t~ges cellulaires. C h a c u n d ' e n x est en ggn6ral f o r m 4 de d e u x cellules, p l u s r a r e m e n t de t r o i s ou q u ~ t r e . Elles o n t u n h y a l o p l a s m e p a r t i c u l i @ e m e n t dense. I1 c o n t i e n t de n o m b r e u x r i b o s o m e s d o n t b e a u c o u p s o n t associ~s ~ d u r e t i c u l u m e n d o p l g s m i q u e (fig. 4). L e s y s t ~ m e v a c u o l a i r e o c c u p e s o u v e n t la naajeure p a t t i e de la cellule m a i s ses 616merits o n t des a s p e c t s tr~s diff6rents. O n o b s e r v e de p e t i t e s

Infrastructure de Ia stipule de Vicia/aba L.

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Fig. 4. T~t,e de poil. Zone m6diane avec deux eellules supgrieures (g droite) et une eellule inf~rieure (~ gauche). 15000 • 3*

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J. Figier: Infrastructure de la stipule de Vicia/aba L.

vacuoles paraissant vides, sph6riques ou en cupules (fig. 4) ; d'autres, de taille variable, sont souvent imbriqu6es les unes duns les autres et contiennent des pr6cipit6s cn r6scau ou finement granuleux. Chacune contient en outre une inclusion tr~s dense, sph6rique, atteignant et d6passant 2 ~ de diam~tre (fig. 4, grosse flbche). Aprbs fixation au Champy et coloration b l'h6matoxyline ferrique ces inclusions apparaissent sons la forme de globules jaun~tres ~ fort relief ; les autres pr6cipit6s constituent des plages brun clair finement granuleuses; Bbhmker (1916) tenait tons ces pr6dpit6s pour des tanins. Wrischer (1962), en observations vitales, note la pr6sence de globules refringents intravacuolaires a r6actions de tanins. Nous avons constat6 qu'il e n e s t de m6me pour ]es pr6cipit6s finement granuleux. L'abondance de tanins vaeuolaires au cours de la phase secr6toire a 6t6 signal6e, entre autres, par Schnepf (1964b) duns le nectaire cyathial d'Euphorbia pulcherrima. Selon Sperlieh (1939) tanins et amidon ne coexistent gu~re dans une cellule. L'amidon est en effet trbs rare duns le poil en phase s6cr6toire. On n'observe que quelques plastes dont la structure rappelle celle des proplastes vus par Iteitz (1957) duns le m6rist&me radiculaire de la F@ve: forme amiboide, stroma tr~s dense avec quelques tubules et v6sieules claires et des inclusions ovoides plus contrast6es. Les mitochondries sont tr~s abondantes, leur stroma dense divis6 par de nombreuses crates et digitations (fig. 4). On repute aussi des inclusions de 0,5 ~ 1 ~ de diambtre qui rappellent des microbodies (fig. 4, 7, 9). On les trouve fr6quemment au voisinage des parois. Elles ont 6t6 signal6es par Wrischer (1962) qui les assimile au ,,Zellkomponente A" de Sitte (1958) et aux particules que Genev6s et coll. (1958) rapprochent des lysosomes. N6anmoins nous ne pouvons, comme ces derniers auteurs et comme Matile et Moore (1968), 6tablir de rapport entre ces organites, qui selon eux sont des lysosomes, et les vacuoles. Par contre, ils sont en contiguit6 avec des profils du reticulum endoplasmique. Pour cette raison et b cause de leur aspect, nous les assimilons ~ des microbodies. Une 6rude particuli6re leur sera eonsacr6e duns un article ult@ieur. Le noyau, relativcment volumineux, est du type r6ticul6 ~ chromocentres tel que l'a d6fini Dangeard P. (1937). Les dictyosomes sont tr~s nombreux (fig. 7). Ils sont form6s de 5 '~ 6 saccules ~ eontenu dense dont la longucur n'exc~de pus 1 ~. Nous n'avons pu y d6celer de r6seau de tubules. Ils produisent des v6sicules diff@ant de celles de la Mereuriale (Figier, 1968a) par un contenu clair et un diam~tre pouvant atteindre 0,15 ~ 0,30 ~. Le plasmalemme montre sa structure tripartite (fig. 9). I1 6pouse les contours tourment6s de la face interne de la paroi squelettique. Celle-ci 6met en effet de nombreuses protub6rances de 0,2 ~ d'6paisseur en

Figs. 5--10. Zones externes de cellules de t~tes de ]?oils. Figs. 5 - - 7 : fixation normale. 31000 • ; Fig. 9: fixation normale. 45 000 • ; Fig. 8 et 10: fixation ~vec incorporation de chlorure de cetylpyridinium. Fig. 8: test PA-Ag-M. 31000 • ; Fig. 10: double contr~ste. 31000 •

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J. t~igier:

moyenne (fig. 4, 5). Elles s'anastomosent en un r6seau eomplexe p o u v a n t 6paissir la paroi de 2 ~ 3 ~. I1 enserre des plages de eytoplasme riches en ergastoplasme, mitoehondries et mierobodies. Ces protub6ranees existent surtout sur les patois externes. I1 e n e s t aussi, moins d6velopp6es, sur les eloisons s6parant les eellules (fig. 4). Elles correspondent g la