Le mélilot blanc est une plante herbacée haute qui peut atteindre 2m. Elle est facilement reconnaissable à ses longues grappes de fleurs blanches. Fleurs qui ont une structure papilionacée typique de la sous-famille des Faboideae, qui regroupent l'essentiel des Fabaceae (ex-Légumineuses) représentées chez nous. On retrouve une morphologie florale similaire chez la glycine, les trèfles et les gênets par exemple, qui sont de la même famille. La famille des Fabaceae (haricots, fèves, soja...) est une des plus vastes des Angiospermes (plantes à fleurs) avec environ 700 genres et 18 000 espèces, dont de nombreux arbres tropicaux, certains plantés chez nous (ex. Acacia, Acacia dealbata, sous-famille des Mimosoideae).
Les mélilots étaient auparavant classés dans le genre Melilotus mais sont regroupés aujourd'hui avec les Trigonelles dans le genre Trigonella, qui se reconnaît à : - ses fleurs qui sont petites, papillionacées, avec des étamines diadelphes (c'est-à-dire 9 soudées entre elles, en tube et 1 libre), souvent en grappes allongées ; - ses feuilles qui sont, comme chez le trèfle, composées de 3 folioles. On dit qu'elles sont imparipennées (c'est-à-dire composées, à nervure pennée, et avec un nombre impair de folioles) et ternées (disposées en 3 parties). Les feuilles sont accompagnées de stipules, qui sont réduites et nettement différentes des folioles. Ces folioles ne sont pas acuminées, mais finement dentées, notamment au sommet ; - ses fruits qui sont assez petits et renferment de petites graines (inférieures à 4 mm de diamètre) ; - son odeur de coumarine, qui persiste après dessiccation.
On reconnaît ensuite l'espèce en regardant les inflorescences, les fruits, les stipules, la couleur de la fleur. Le mélilot blanc, en particulier, a : - un fruit ovoïde (non allongé comme chez T. gladiata, T. foenum-graecum, T. esculenta) et glabre (non poilu comme chez T. altissima, T. wojciechowskii) ; - des stipules subulées, c'est-à-dire effilées, et non embrassantes comme chez T.sicula, T. smallii, T. italica, T. sulcata, T. segetalis ; - des inflorescences allongées qui rassemblent plus de 40 fleurs, dont l'étendard est bien plus petit que la carène (ce qui permet d'éliminer T. elegans) ; - des fleurs blanches, ce qui permet de distinguer le mélilot blanc du mélilot jaune (T. officinalis), qui a des fleurs... jaunes.
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