Cela peut demander beaucoup d'efforts à une plante pour attirer un compagnon et faire pousser une graine. Après tout cela, il serait dommage que les graines tombent sur terre à l'ombre du parent. Idéalement, les graines seraient transportées vers un nouvel emplacement. Certains volent au vent. Certains voyagent sur ou dans les animaux dans les fruits. Orixa du Japon, un arbuste trouvé en Asie de l'Est, a une technique différente. Lan-Jie Huang et Wen-Long Fu ont découvert que cette plante forme une fronde pour jeter la graine. Ce qui rend O. japonica inhabituel, c'est la forme de son fruit.
Pour qu'une plante disperse de manière explosive les graines de manière fiable, elle doit avoir le bon fruit. Pour accumuler de l'énergie, les plantes peuvent faire pousser des fruits qui sèchent. En séchant, ils accumulent de la tension, créant une réserve d'énergie qui peut être libérée de manière explosive lorsque les dernières cellules d'une chaîne cèdent. Mais O. japonica n'a pas de long fruit qui peut créer une tension sur toute sa longueur. Il a quelque chose de plus comme une larme. Pourtant, il peut encore catapulter des graines. Huang et Fu se mirent à trouver comment le fruit pouvait fonctionner.
Les botanistes n'ont pas lésiné sur l'observation. Tout d'abord, ils ont scanné les fruits avant la déhiscence (fendage) à l'aide de tomodensitométrie. Il s'agit d'une technique qui permet aux scientifiques de construire une image radiographique 3D d'un sujet. Ensuite, ils ont fixé la graine à l'aide de polyéthylène glycol et l'ont coupée en sections pour l'examiner au microscope. Ces tranches ne faisaient que 10 μm d'épaisseur, plus fin qu'un cheveu humain.
Pour observer l'événement de dispersion des graines, Huang et Fu ont utilisé une caméra capable de filmer 10000 XNUMX images par seconde. Après avoir comparé les fruits avant et après déhiscence, ils ont pu ensuite construire un modèle pour voir comment le fruit pouvait lancer sa cargaison.
Comme prévu, l'explosion s'est appuyée sur le péricarpe, la partie du fruit autour de la graine. Cependant, l'exocarpe, la partie la plus externe du fruit et l'endocarpe, la partie la plus interne, n'ont pas agi de la même manière. C'est cette différence qui est la clé de O. japonica's succès, disent les auteurs.
"Il existe de fortes différences dans la déformation de l'exocarpe et de l'endocarpe lors de la déhiscence des fruits, et ils jouent des rôles différents dans la dispersion explosive des graines de O. japonica», écrivent Huang et Fu. "L'endocarpe fournit de l'énergie pour le lancement des graines par déshydratation, tandis que l'exocarpe résiste à l'ouverture de l'endocarpe et fournit d'autres fonctions supplémentaires. Le péricarpe s'ouvre très lentement lors de la dispersion explosive des graines de O. japonica, et le lancement de la graine n'a lieu qu'à la dernière étape de l'ouverture. Ce processus est différent de celui de la dispersion explosive des graines chez d'autres plantes, dans lesquelles l'ouverture du péricarpe est généralement rapide, et le lancement des graines se produit simultanément avec l'ouverture du péricarpe… "
C'est cette différence qui fournit l'énergie pour le vol de la graine, disent les auteurs.
"Avant la semence de O. japonica quitte le fruit, la scission de l'exocarpe entraînée par l'endocarpe est cruciale pour le lancement de la graine. L'ouverture supérieure formée par l'ouverture de l'exocarpe fournit un passage pour la séparation de la graine ; tandis que le bord ventral de l'exocarpe fournit une glissière d'accélération pour le détachement de l'endocarpe de l'exocarpe. Lorsque l'endocarpe en forme de bras glisse rapidement hors de l'exocarpe, la graine est accélérée pour lancer la vitesse en très peu de temps par l'endocarpe. L'énergie cinétique du vol des graines et de l'endocarpe est dérivée de l'énergie potentielle élastique libérée par l'endocarpe, qui a été accumulée par la résistance de l'exocarpe au mouvement de déformation de l'endocarpe.
En effet, l'exocarpe et l'endocarpe travaillent l'un contre l'autre au début. Lorsque la couche externe du fruit cède, la partie interne jaillit. Comme l'endocarpe n'est pas aérodynamique, il y a une dernière étape pour extraire les graines du fruit lors de son lancement.
"Ce processus est accompli en serrant la zone ovarienne de l'endocarpe d'ouverture vers la graine, bien que cette compression ne fournisse pas directement d'énergie pour le lancement de la graine. Les mécanismes de mouvement du péricarpe et l'accélération du lancement des graines font que les deux couches de péricarpe forment une structure similaire à une fronde de forme spéciale, qui peut lancer la graine du fruit sous la forme d'une balle », écrivent Huang et Fu.
La méthode n'est pas 100% réussie. Les botanistes ont constaté que parfois les graines ne s'échappent pas immédiatement de l'endocarpe. Cet échec pourrait être un exemple de l'usine couvrant ses paris. L'endocarpe pourrait protéger les graines des prédateurs. Ainsi, même si elles ne sont pas parfaites pour la dispersion, la combinaison des deux stratégies pourrait aider O. japonica se débrouiller dans des habitats moins propices aux semences.
