TP virtuel sur la germination : conditions et fleur

Ce TP virtuel sur la germination reprend le TP de GCSE et IGCSE sur les conditions nécessaires à la germination des graines. Les élèves préparent cinq tubes de 20 graines de cresson : un témoin, et des tubes sans eau, sans dioxygène, à l'obscurité et dans un réfrigérateur froid et sombre. Ils comptent les graines germées chaque jour pendant une semaine, tracent le pourcentage de germination en fonction du temps et décident quelles conditions sont nécessaires. Une deuxième partie dissèque une fleur et une graine de haricot trempée à côté d'une règle. Une semaine de germination prend quelques secondes : une séance suffit pour les deux TP.

Liens avec les programmes

• Cambridge IGCSE Biology 0610, thèmes 16.2–16.3 (reproduction sexuée des plantes) : structure de la fleur et étude des conditions du milieu qui influencent la germination.
• AQA GCSE Biology : enzymes, température et respiration aérobie, appliquées à la germination.
• IB Biology D3.1 (reproduction) et Australian Curriculum Science Year 9 (AC9S9U02).

Simulic n'est pas affilié à Cambridge, à AQA, à l'IB ni à aucun organisme d'examen, et n'est pas approuvé par eux.

Avant le TP (5 min)

Demandez aux élèves de s'engager sur une prédiction, sur papier ou comme question 1 du lien de classe :

« Cinq tubes de graines de cresson sont gardés une semaine. A a de l'eau, du dioxygène, de la lumière et 20 °C. B n'a pas d'eau, C pas de dioxygène, D est au réfrigérateur et E est à l'obscurité à 20 °C. Dans quels tubes la plupart des graines germeront-elles ? »

Beaucoup d'élèves oublient le tube E, persuadés que les graines ont besoin de lumière. Ne les corrigez pas encore.

Protocole dans la simulation

Partie 1 : germination (20 min)

1. Ouvrez l'onglet Germination. Laissez Température ambiante sur 20 °C, Jours à relever sur 7 et les cinq tubes tels quels (A est le témoin).
2. Appuyez sur Démarrer. Le tableau note le pourcentage de graines germées à la fin de chaque jour, et le graphique le trace.
3. Recopiez dans votre tableau les résultats jour par jour des tubes A à E.
4. Réglez Température ambiante sur 10 °C (cela réinitialise les tubes) et appuyez de nouveau sur Démarrer. Notez le premier jour où le tube A atteint 50 %.

Tube	Eau	O₂	Lumière	T (°C)	Jour 1	Jour 2	Jour 3	Jour 7
A	oui	oui	oui	20
B	non	oui	oui	20
C	oui	non	oui	20
D	oui	oui	non	4
E	oui	oui	non	20

Partie 2 : dissection de la fleur et de la graine (15 min)

5. Ouvrez l'onglet Dissection avec Spécimen « Fleur pollinisée par les insectes ». Appuyez sur Retirer la couche suivante jusqu'à ce que le bouton devienne Ouvrir l’ovaire, et appuyez aussi dessus.
6. Comptez chaque pièce, lisez les longueurs sur la règle et calculez les moyennes. Cochez Afficher les mesures pour vérifier.
7. Recommencez avec la fleur pollinisée par le vent et avec la graine de haricot trempée.

Résultats attendus

Environ 90 % des graines sont viables et chaque graine a besoin d'une quantité de chaleur un peu différente : chaque essai varie donc un peu. Les intervalles indiquent où tombent 9 essais sur 10.

Tube	Jour 1	Jour 2	Jour 3	Jour 7
A, 20 °C	0–10 %	50–85 %	75–100 %	80–100 % (moyenne 90 %)
B, sans eau	0	0	0	0
C, sans dioxygène	0	0	0	0
D, réfrigérateur 4 °C	0	0	0	0 (rarement 5 %)
E, obscurité, 20 °C	comme A	comme A	comme A	comme A

• Les tubes A et E donnent des résultats semblables : la lumière n'est donc pas nécessaire à la germination. Les plantules de E sont hautes et jaune pâle (étiolées).
• À 10 °C, le tube A atteint 50 % pour la première fois le jour 4 ou 5, contre le jour 2 à 20 °C. C'est à 25 °C que c'est le plus rapide ; à 35 °C, cela ralentit à nouveau, et à 40 °C rien ne germe.
• Dissection : la fleur pollinisée par les insectes a 5 sépales (environ 8 mm), 5 pétales (environ 15 mm), 10 étamines (environ 9 mm) et 1 carpelle (environ 11 mm) avec 4 à 8 ovules ; un essai a donné des moyennes de 8,6 ; 15,8 ; 9,3 et 12,0 mm et 8 ovules. La fleur de graminée a 2 bractées, 3 étamines et des stigmates plumeux. La graine de haricot a un tégument, 2 cotylédons et un embryon (gemmule et radicule).

Questions pour les élèves

1. (Prédiction, reposée après le TP) Dans quels tubes la plupart des graines germeront-elles ?
2. Le tube D est froid et à l'obscurité. Avec quel tube faut-il le comparer pour tester l'effet de la température ?
3. À 20 °C, quel pourcentage des graines du tube A a germé à la fin du jour 7 ?
4. À 10 °C, quel jour le tube A atteint-il pour la première fois au moins 50 % ?
5. Expliquez pourquoi les graines des tubes B et C ne germent pas.

Réponses pour l'enseignant : (1) A et E. (2) Le tube E, lui aussi à l'obscurité : la température est alors la seule différence. (3) Environ 90 % (accepter de 60 à 100). (4) Le jour 4 ou 5 (à 20 °C, c'est le jour 2). (5) Sans eau, la graine ne peut pas gonfler et ses enzymes restent inactives : les réserves ne sont pas dégradées. Sans dioxygène, pas de respiration aérobie pour libérer l'énergie nécessaire à la croissance.

Idées fausses fréquentes

• « Les graines ont besoin de lumière pour germer. » La plupart, dont le cresson, n'en ont pas besoin. La lumière compte ensuite pour la plantule : c'est pourquoi les plantules du tube E sont jaunes.
• « Le tube du réfrigérateur ne teste que la température. » Le tube D est froid et à l'obscurité. Comparez-le avec E.
• « Plus il fait chaud, plus c'est rapide. » La germination s'accélère jusqu'à un optimum (environ 25 °C ici), puis ralentit, parce que les enzymes fonctionnent le mieux à une température optimale.

Prolongement

• Modifiez un tube dans le tableau, par exemple le tube C à 30 °C avec du dioxygène, et prédisez d'abord sa courbe.
• Dans l'onglet Pollinisation, suivez un tube pollinique jusqu'à l'ovule et la double fécondation, puis appuyez sur Polliniser 10 fleurs avec le propre pollen d'une plante auto-incompatible.

Questions fréquentes

Le lien de classe peut-il s'ouvrir directement sur l'onglet Germination ?

Oui. Dans la page de partage, fixez Écran sur « Germination » dans les valeurs de départ du lien. Vous pouvez aussi fixer Température ambiante et Jours de suivi de la germination. Sinon, la première étape demande aux élèves d'ouvrir l'onglet.

Pourquoi deux élèves obtiennent-ils des pourcentages différents ?

Chaque essai tire de nouvelles graines : environ 1 sur 10 n'est pas viable, et chacune a besoin d'une quantité de chaleur différente. C'est pourquoi la question 3 accepte un intervalle.

Est-ce que cela remplace de vraies graines ?

Non. Préparez de vrais tubes le lundi et faites la simulation le même jour, puis observez les vrais tubes plus tard. Voir laboratoire virtuel ou physique.

Simulations et guides associés

Respiromètre – consommation d’oxygène des graines en germination Photosynthèse – compter les bulles d'oxygène de l'élodée

Pour mesurer le dioxygène consommé par des graines en germination, voir le TP virtuel sur le respiromètre.