Par Dianne Hermance — Mis à jour le 24 mars 2022
Chez les plantes et certaines algues, il existe une nette alternance de générations, comprenant une phase sporophyte diploïde et une phase gamétophyte haploïde. La reproduction sexuée génère des gamètes qui fusionnent à partir de deux individus distincts, tandis que la méiose produit des spores haploïdes qui donnent naissance à la génération suivante. Les cellules haploïdes portent un seul ensemble de chromosomes ; les cellules diploïdes en portent deux. Les deux phases se divisent mitotiquement au sein de leurs structures respectives. L'alternance qui en résulte crée deux formes végétales morphologiquement distinctes qui partagent un matériel génétique identique.
Les plantes alternent entre sporophytes diploïdes et gamétophytes haploïdes. La phase sporophyte domine chez les espèces vasculaires, tandis que le gamétophyte est souvent l'unité photosynthétique chez les plantes non vasculaires.
Le sporophyte est la génération diploïde qui subit la méiose au sein d'organes spécialisés appelés sporanges. Ce processus produit des mégaspores et des microspores haploïdes. Les mégaspores se transforment en gamétophytes femelles ; les microspores deviennent des gamétophytes mâles. Dans les plantes vasculaires, les sporophytes ont tendance à être plus gros, plus robustes et à vivre plus longtemps que leurs homologues gamétophytes.
Les gamétophytes sont la phase haploïde, formée de spores qui se divisent par mitose. Ils produisent des gamètes :des œufs dans l'archégone (organe femelle) et des spermatozoïdes dans l'anthéridie (organe mâle). La fécondation à l'intérieur de l'archégone produit un zygote diploïde, qui se développe en sporophyte suivant. Chez la plupart des espèces vasculaires, les gamétophytes sont de taille réduite (souvent seulement quelques cellules), comme les grains de pollen des plantes à fleurs.
Les plantes vasculaires ont un sporophyte dominant qui nécessite moins d'eau. Pour les gymnospermes, le gamétophyte femelle réside dans le cône (par exemple, les pignons de pin), tandis que le mâle est le pollen. Les angiospermes contiennent un petit gamétophyte femelle à l'intérieur de l'ovaire et du pollen mâle dispersé par le vent. En revanche, les bryophytes (mousses, hépatiques, hornworts) présentent un gamétophyte haploïde proéminent qui effectue la photosynthèse et s'ancre aux substrats via des rhizoïdes. Leurs sporophytes sont plus petits, attachés par une tige et un sporange, et dépendent du gamétophyte pour leurs nutriments.
La recherche sur les mousses a identifié les facteurs de transcription de la famille KNOX comme facteurs clés du développement des sporophytes. Dans le modèle angiosperme Arabidopsis thaliana , le gène PKL est essentiel à la formation appropriée des sporophytes et au développement des gamétophytes mâles et femelles. Les études en cours continuent de découvrir les réseaux génétiques complexes qui régissent ces transitions du cycle de vie.