Les réponses des graines à la lumière peuvent contrôler le moment de la germination dans le champ, ce qui a un impact sur la survie des semis, ainsi que sur la croissance et la forme physique aux stades de vie ultérieurs. Les graines qui ont besoin de lumière pour germer sont généralement petites. Milberg et al. (2000) ont suggéré qu'une réponse lumineuse et une masse de graines ont coévolué comme une adaptation pour assurer la germination des espèces à petites graines uniquement lorsqu'elles sont proches de la surface du sol. D'autre part, une composante phylogénétique de la germination favorisée par la lumière - quelle que soit la taille des graines - a été suggérée.
La température est un facteur majeur modulant les réponses des graines à la lumière : une graine peut avoir besoin de lumière pour germer à une température donnée mais pas à d'autres températures. Pour certaines espèces, les fluctuations de température peuvent remplacer totalement ou partiellement les besoins en lumière. L'amplitude des fluctuations de la température du sol est la plus élevée sur ou près de la surface du sol nu et dans les trouées de végétation.
Les phytochromes sont bien connus pour médier la germination favorisée par la lumière; ils sont également connus pour augmenter la quantité de gibbérellines bioactives dans les graines. Les gibbérellines appliquées de manière exogène favorisent la germination des graines photonécessitant dans l'obscurité. Inversement, les nitrates, naturellement présents dans le sol, peuvent également se substituer aux besoins en lumière dans certains cas.
Un article récent dans Annals of Botany vise à déterminer l'effet de la lumière sur la germination de 131 taxons chez les Campanulacées. Les auteurs ont testé la germination à la lumière et à l'obscurité à des températures constantes et alternées ; a associé la réponse à la lumière à la masse des graines et aux températures alternées vs constantes ; et examiné si l'acide gibbérellique et le nitrate peuvent remplacer les besoins en lumière. Ils constatent que l'influence de la lumière sur la germination était beaucoup plus forte chez les espèces à graines plus petites que chez les espèces à grosses graines; ainsi la germination est empêchée lorsque les graines sont enfouies profondément dans le sol. Les espèces à graines plus grosses peuvent germer dans des profondeurs de sol plus profondes en présence de températures fluctuantes.
Koutsovoulou, K., Daws, MI et Thanos, CA Campanulaceae : une famille avec de petites graines qui nécessitent de la lumière pour germer. (2014) Annals of Botany, 113 (1), 135-143.
Les Campanulaceae sont une grande famille cosmopolite, mais peu étudiées en termes de germination et de biologie des graines en général. La petite masse de graines (généralement entre 10 et 200 µg) est un trait remarquable de la famille, et avoir de petites graines est généralement associé à un besoin de lumière. Ainsi, le but de cette étude était d'étudier l'effet de la lumière sur la germination chez 131 taxons de la famille des Campanulaceae, des cinq continents de sa distribution.
Pour tous les taxons, la germination des graines a été testée à la lumière (photopériode de 8 ou 12 h) et dans l'obscurité continue à des températures constantes et alternées. Pour quatre taxons, l'effet de la lumière sur la germination a été examiné sur une large gamme de températures sur une plaque à thermogradient, et la substitution possible du besoin en lumière par l'acide gibbérellique et le nitrate a été examinée chez dix taxons.
Pour les 131 taxons, la germination des graines était plus élevée à la lumière qu'à l'obscurité pour chaque température testée. Dans toutes les espèces, les besoins en lumière ont diminué de manière significative avec l'augmentation de la masse des graines. Pour les espèces à grosses graines, la germination dans l'obscurité a atteint des niveaux plus élevés sous des températures alternées que sous des températures constantes. L'acide gibbérellique a favorisé la germination dans l'obscurité tandis que les nitrates se sont partiellement substitués à un besoin de lumière uniquement chez les espèces présentant une certaine germination à l'obscurité.
Une faible exigence de germination, observée chez pratiquement tous les taxons examinés, constitue une caractéristique collective de la famille. Il est postulé que les taxons à graines plus petites pourraient germer uniquement à la surface du sol ou à de faibles profondeurs, tandis que les espèces à graines plus grosses pourraient également germer lorsqu'elles sont enfouies dans le sol si elles sont incitées à le faire par des températures fluctuantes.
