L'embryogenèse somatique chez le chêne pédonculé : étude histocytologique des phases de multiplication et de conversion
Résumé
During this work concerning somatic embryogenesis at oak (Quercus robur L.) we were interested in the phase of multiplication, and the phase of conversion. Eight cultures initiated from immature zygotic embryos and multiplied then by secondary embryogenesis under standard conditions (macro and micro mineraI solutions of Muraschige and Skoog added with hydrolysat of casein 0.1 %, glucose 0.12 M and ANA 10.74 microM) were used. Three types of elements (friable callus, compact callus and embryonic structures) constitute these cultures which can be classified in three distinct categories according to their composition by these three types of elements. This heterogeneity of behaviour 15 associated with differences in sensitivity to the auxin present in the medium of multiplication. A strong sensitivity to the auxin stimulates a friable callogenesis. Two ways of secondary embryogenesis were described: a direct way of epidermic origin (from 1 to 3 cells) which produces secondary embryos with a good morpho-anatomical conformation and good capacities of development; an indirect way requiring a redetermination preliminary of cortical cells and produced secondary embryos of multiple-cell origin with a bad morpho-anatomical conformation and lower capacities of development. The balance between these two ways is influenced by the composition of growth regulators of the multiplication medium. The frequency and the intensity of the secondary embryonic responses are influenced by the degree of development of the somatic embryos which were used for the preparation of explants. By using the characteristics of development and maturation of the zygotic embryos like reference, we showed that the maintenance of a repeated secondary embryogenesis and lack of maturation are opposed to spontaneous conversion of somatic embryos. The use of a maturation medium containing 6 % of sucrose permitted to the somatic embryos to acquire part of the characteristics of the mature zygotic embryos (accumulation of starch reserves and histocytologic organisation of the shoot meristem) and to thus reach up to 47 % of normal germination evolving in viable seedlings. The response of the secondary embryos on the maturation medium depends however on the presence or not of ANA in the multiplication medium and on the duration of star on this medium. Only young somatic embryos resulting from the multiplication on medium without growth regulators react favourably to the maturation treatment. They acquire starch reserves and their shoot meristem presents a significant organogenic activity, which is accompanied at the same time by a strong reduction in residual secondary embryogenesis.
Au cours de ce travail concernant l'embryogenèse somatique chez le chêne pédonculé (Quercus robur L.) nous nous sommes intéressé à la phase de multiplication, et à la phase de conversion. Huit cultures initiées à partir d'embryons zygotiques immatures et multipliées ensuite par embryogenèse secondaire dans des conditions standard (solutions macro- et micro- minérales de Muraschige et Skoog additionnées d'hydrolysat de caséine 0,1 %, de glucose 0,12 M et d'ANA 10,74 microM) ont été utilisées. Trois types d'éléments (cals friables, cals compacts et structures embryonnaires) constituent ces cultures qui peuvent être classées en trois catégories distinctes selon leur composition et abondance en ces trois éléments. Cette hétérogénéité de comportement est associée à des différences de sensibilité à l'auxine présente dans le milieu de multiplication. Une forte sensibilité à l'auxine favorise une callogenèse friable. Deux voies d'embryogenèse secondaire ont été décrites: une voie directe d'origine épidermique (à partir de 1 à 3 cellules) qui produit des embryons secondaires présentant une bonne conformation morpho-anatomique et de bonnes capacités de développement; une voie indirecte nécessitant une redétermination préalable de cellules corticales et produit des embryons secondaires d'origine multicellulaire présentant une moins bonne conformation morpho-anatomique et de plus faibles capacités de développement. La balance entre ces deux voies est influencée par la composition en régulateurs de croissance du milieu de multiplication. La fréquence et l'intensité de la réponse embryogène secondaire sont influencées par le degré de développement des embryons somatiques qui ont servi à la préparation des explants. En utilisant les caractéristiques de développement et maturation des embryons zygotiques comme référence, nous avons montré que le maintien d'une embryogenèse secondaire répétée et le manque de maturation s'opposent à la conversion spontanée des embryons somatiques. L'utilisation d'un milieu de maturation contenant 6 % de saccharose permet aux embryons somatiques d'acquérir une partie des caractéristiques des embryons zygotiques matures (accumulation de réserves amylacées et organisation histocytologique du méristème caulinaire) et d'atteindre ainsi jusqu'à 47 % de germination normales évoluant en plantules viables. Nous avons aussi montré que la réponse des embryons secondaires sur le milieu de maturation dépend cependant de la présence ou non d'ANA dans le milieu de multiplication et de la durée de séjour sur ce milieu. Seuls des embryons somatiques jeunes issus de la multiplication sur milieu sans régulateurs de croissance réagissent favorablement au traitement de maturation. Ils acquièrent des réserves amylacées et leur méristème caulinaire présente une activité organogène significative qui s'accompagne en même temps d'une forte diminution de l'embryogenèse secondaire résiduelle.