Habitus de vanille à feuilles plates (Vanilla planifolia)
Ce genre de plantes ressemblant à une vigne a un habitus grimpant monopodial. Ils peuvent former de longues tiges minces d’une longueur de plus de 35 m, avec des feuilles alternes étalées sur leur longueur. Les feuilles courtes, oblongues et vert foncé de la vanille sont épaisses et coriaces, voire charnues chez certaines espèces. Mais il existe également un nombre important d’espèces dont les feuilles sont réduites à des écailles ou sont devenues presque ou totalement dépourvues de feuilles et qui semblent utiliser leurs tiges grimpantes vertes pour la photosynthèse. De longues et fortes racines aériennes poussent à partir de chaque nœud.
Les fleurs à courte durée de vie de l’inflorescence racémeuse apparaissent successivement sur de courts pédoncules à partir de l’aisselle des feuilles ou des écailles. Il peut y avoir jusqu’à 100 fleurs sur un seul racème, mais généralement pas moins de 20. Les fleurs sont assez grandes et attrayantes avec des couleurs blanches, vertes, jaune verdâtre ou crème. Les sépales et les pétales des fleurs sont similaires. La lèvre est de forme tubulaire et entoure la longue colonne hérissée, s’ouvrant, comme la cloche d’une trompette, à son sommet. L’anthère est au sommet de la colonne et pend au-dessus du stigmate, séparé par le rostellum. La plupart des fleurs de vanille ont un parfum doux.
La floraison ne se produit que lorsque les fleurs sont complètement cultivées. Chaque fleur s’ouvre le matin et se ferme tard dans l’après-midi le même jour, pour ne jamais rouvrir. Si la pollinisation n’a pas eu lieu entre-temps, elle sera jetée. Les fleurs sont autofertiles, mais ont besoin de pollinisateurs pour effectuer cette tâche. Dans les régions néotropicales, les fleurs étaient historiquement présumées être pollinisées par des abeilles sans piqûres (par exemple Melipona) ou des colibris, mais cela n’a jamais été confirmé; la seule pollinisation réellement documentée (c’est-à-dire la production de graines) est enregistrée pour une abeille orchidée, Eulaema meriana, visitant Vanilla grandiflora au Pérou, et des pollinies d’espèces de vanille ont été observées attachées à d’autres espèces d’Eulaema au Panama. La pollinisation manuelle est la méthode la plus fiable pour la vanille cultivée dans le commerce. Les plantations de vanille nécessitent des arbres pour que les orchidées grimpent et s’ancrent par ses racines.
Le fruit est appelé « gousse de vanille », bien que les vrais haricots soient des eudicots fabacés qui ne sont pas du tout étroitement liés aux orchidées. Au contraire, le fruit vanillé est techniquement une capsule allongée, charnue et déhiscente plus tard de 10 à 20 cm de long. Il mûrit progressivement pendant 8 à 9 mois après la floraison, devenant finalement de couleur noire et dégageant un fort arôme. Chaque gousse contient des milliers de graines minuscules, et les gousses et les graines qu’elles contiennent sont utilisées pour créer un arôme de vanille. Les gousses de vanille sont récoltées à la main dans des vergers commerciaux.
Les espèces de vanille sont utilisées comme plantes alimentaires par les larves de certaines espèces de lépidoptères, telles que les papillons de nuit laineux Hypercompe eridanus et H. icasia. Hors saison ou lorsqu’ils sont abandonnés, ils peuvent servir d’habitat aux animaux de la forêt ouverte, par exemple aux Comores pour le gecko de Robert Mertens (Phelsuma robertmertensi).