Fiche de révision : Domestication et amélioration des plantes

📋 Plan du Cours

1. Domestication de la carotte
2. Sélection et syndrome de domestication
3. Hybridation et lignées de maïs
4. Maïs Bt et transgenèse
5. Diversité des variétés de tomate
6. Défenses contre les doryphores
7. Transgenèse de la pomme de terre
8. Mutations du gène Waxy
9. Amidon et adaptation humaine
10. Domestication et coévolution

📖 1. Domestication de la carotte

★ À maîtriser

📌 La carotte sauvage est amère, fine et fibreuse, blanche, d’environ 1 cm de diamètre, pauvre en sucres et en xanthophylles, et riche en lignine.

📌 La carotte cultivée est sucrée et agréable au goût, plus grosse, douce et orangée, d’environ 3 cm de diamètre, riche en sucres et en caroténoïdes, et pauvre en lignine.

• L’expression des gènes codant l’enzyme PSY est plus forte chez la carotte cultivée que chez la carotte sauvage.

Compléments

• Les caroténoïdes de la carotte contribuent à l’apport de vitamine A, nécessaire au système oculaire.

💡 Astuce mémo

Carotte sauvage fibreuse et lignifiée, carotte cultivée sucrée et orangée

📖 2. Sélection et syndrome de domestication

🔑 Notions clés & Définitions

• Domestication : Un processus mené par l’être humain qui sélectionne chez les plantes des caractères d’intérêt.
• Syndrome de domestication : Le syndrome de domestication correspond aux phénotypes favorables à l’utilisation ou à la culture des plantes qui ont été retenus à partir d’ancêtres sauvages.
• Phénotype : L’ensemble des caractères observables d’un être vivant.

📝 Points essentiels

📌 La sélection empirique retient des plantes d’après des caractères observés comme la couleur, l’aspect et le goût.

• La sélection programmée conserve des caractères avantageux pour l’être humain, notamment par la sur-expression de gènes PSY qui favorise la synthèse de caroténoïdes chez la carotte.

📖 3. Hybridation et lignées de maïs

★ À maîtriser

• La création de lignées pures et stables pour produire des hybrides exige d’autoféconder artificiellement les plantes pendant de nombreuses générations tout en évitant l’arrivée de pollens étrangers.

• Pour produire un hybride, on croise deux lignées; le parent femelle est castré avant l’émission de son pollen, puis fécondé par le pollen de la lignée mâle choisie.

• L’hybridation croise deux individus possédant chacun un caractère intéressant afin d’obtenir des descendants qui cumulent ces caractères.

Compléments

• Le maïs est monoïque : ses fleurs mâles et femelles sont portées par la même plante, mais se trouvent à des endroits différents.

• Chez le maïs, l’inflorescence femelle est l’épi, situé latéralement, et l’inflorescence mâle est la panicule, située à l’extrémité de la tige.

• Les hybrides peuvent présenter un rendement en grains supérieur et une meilleure résistance à la sécheresse et aux maladies.

• Le rendement des graines hybrides peut diminuer à la deuxième génération, sans devenir quasi nul, ce qui incite à racheter des graines sans l’imposer.

💡 Astuce mémo

Autoféconder les lignées, castrer le parent femelle, puis croiser les lignées

📖 4. Maïs Bt et transgenèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Maïs Bt : Le maïs Bt est un maïs transgénique qui produit une protéine insecticide issue de la bactérie Bacillus thuringiensis et qui résiste notamment à la pyrale du maïs.

★ À maîtriser

• Pour créer du maïs Bt, les scientifiques isolent le gène bactérien codant la protéine insecticide et l’introduisent dans des cellules de maïs, qui produisent ensuite cette protéine.

Compléments

• L’utilisation du maïs Bt permet de réduire la quantité d’insecticide utilisée contre les chenilles de pyrale.

• Environ 47 % du maïs ensemencé au Canada en 2003 était du maïs Bt.

• Le pollen du maïs Bt peut se déposer sur les feuilles d’asclépiade consommées par les chenilles de monarque, qui se nourrissent exclusivement de cette plante.

📌 Le tableau compare la sélection empirique à la sélection programmée et l’hybridation aux OGM; il indique que les OGM peuvent réduire l’usage d’insecticides, mais que leurs effets à long terme sont inconnus et qu’ils peuvent diminuer la biodiversité et rendre les graines stériles.

💡 Astuce mémo

Gène Bt introduit → protéine insecticide produite → résistance à la pyrale

📖 5. Diversité des variétés de tomate

★ À maîtriser

📌 La diversité phénotypique comprend la diversité morphologique, portant sur la forme, la couleur et la taille, ainsi que la diversité moléculaire, portant sur les arômes et les parfums.

• La diversité génétique des variétés est évaluée par des études comparatives des génomes des variétés sauvages et cultivées.

Compléments

• L’histoire représentée de la tomate passe de variétés sauvages à des variétés modernes par sélection empirique, hybridations entre variétés sauvages et cultivées, puis sélection programmée.

• La diversité génétique est d’autant plus importante que la base génétique est large.

📖 6. Défenses contre les doryphores

★ À maîtriser

• À l’extrémité des poils de la tomate sauvage Solanum hirsutum var. PI 134417 se trouve une forte concentration de 2-tridécanone, une méthylcétone toxique, contrairement à la tomate cultivée Solanum lycopersicum var. Walter.

Compléments

• Les doryphores s’attaquent aux plantes de la famille des solanacées, qui comprend notamment la tomate et la pomme de terre.

💡 Astuce mémo

Tomate sauvage avec poils toxiques, tomate cultivée sans cette défense

📖 7. Transgenèse de la pomme de terre

★ À maîtriser

• 🔄 La création de la pomme de terre NewLeaf résistante au doryphore suit les étapes suivantes :
  1. Isolement et préparation du transgène cry3A de Bacillus thuringiensis
  2. Introduction dans des cellules de pomme de terre par Agrobacterium tumefaciens
  3. Intégration aléatoire du transgène
  4. Sélection et culture in vitro des cellules modifiées
  5. Développement des plantes
  6. Fixation du transgène par autofécondation

Compléments

• La variété NewLeaf de pomme de terre transgénique, développée par Monsanto, est résistante au doryphore.

💡 Astuce mémo

Isoler le gène, l’introduire, sélectionner les cellules, régénérer la plante

📖 8. Mutations du gène Waxy

★ À maîtriser

📌 Dans le gène Waxy, la mutation en position 362, où une thymine devient une cytosine, est silencieuse et ne modifie pas la protéine.

📌 Dans le gène Waxy, la mutation en position 415, où une cytosine devient une thymine, remplace la proline par la sérine et entraîne la suppression de l’amylose.

Compléments

• Le riz gluant contient davantage d’amylopectine que le riz normal, tandis que l’eau de cuisson du riz normal révèle la présence d’amylose au test à l’eau iodée.

💡 Astuce mémo

Mutation silencieuse en 362, mutation protéique en 415

📖 9. Amidon et adaptation humaine

★ À maîtriser

• Les populations ayant un régime riche en amidon possèdent jusqu’à 7 copies du gène AMY1, contre 5 ou 6 chez celles ayant un régime pauvre en amidon.

• Plus le nombre de copies du gène AMY1 est élevé, plus la production d’amylase, enzyme qui hydrolyse l’amidon, est importante.

Compléments

• La duplication du gène AMY1 a favorisé l’adaptation à des variations de régime alimentaire et de cultures pratiquées dans certaines régions.

💡 Astuce mémo

Plus de copies d’AMY1 → plus d’amylase produite

📖 10. Domestication et coévolution

★ À maîtriser

📌 La domestication des plantes établit une relation mutuellement bénéfique : les plantes cultivées dépendent des humains pour leur survie, tandis que l’alimentation humaine dépend des cultures végétales.

Compléments

• La domestication des plantes a contribué à la sélection de caractères génétiques humains spécifiques au cours de l’établissement de cette relation mutuellement bénéfique.

💡 Astuce mémo

Cultures dépendantes des humains ↔ humains bénéficiant des plantes cultivées