Fiche de révision : Sélection végétale et biotechnologies

📋 Plan du Cours

1. Bases génétiques de la sélection
2. Reproduction et sélection des cultures
3. Création et inscription des variétés
4. Culture in vitro végétale
5. Marquage moléculaire et génomique
6. Transgenèse végétale
7. Vecteurs Agrobacterium
8. Applications et réglementation des OGM

📖 1. Bases génétiques de la sélection

🔑 Notions clés & Définitions

• Première loi de Mendel : Mendel, 1865 - dite d’uniformité de la génération F1, établit que le croisement d’un plant à graines lisses LL avec un plant à graines ridées rr produit une F1 uniforme à 100 % hétérozygote Lr, de phénotype lisse dominant.
• Vigueur hybride : La vigueur hybride correspond à la performance supérieure d’un hybride par rapport à ses lignées parentales, évaluée par un indice tel que le rendement ou la résistance aux maladies ; dans l’exemple, les lignées A et B valent respectivement 90 et 60, tandis que l’hybride AB vaut 120.

• Stérilité mâle cytoplasmique : La stérilité mâle cytoplasmique résulte de gènes mitochondriaux de stérilité et peut être supprimée par le gène nucléaire de restauration Rfo, qui empêche post-transcriptionnellement l’accumulation de la protéine de stérilité.

📝 Points essentiels

• La deuxième loi de Mendel décrit la ségrégation des caractères en F2 : le croisement d’individus F1 produit trois descendants à graines lisses pour un descendant à graines ridées, soit 3/4 lisses et 1/4 ridées, avec 50 % d’hétérozygotes.

• La troisième loi de Mendel, appelée assortiment indépendant des caractères, donne en F2 quatre combinaisons de forme et de couleur dans le rapport 9 graines lisses et jaunes : 1 ridée et verte : 3 ridées et jaunes : 3 lisses et vertes.

💡 Astuce mémo

Mendel → vigueur hybride → stérilité mâle

📖 2. Reproduction et sélection des cultures

🔑 Notions clés & Définitions

• Multiplication végétative : La multiplication végétative est un mode de reproduction asexuée des plantes qui ne repose pas sur la fécondation.

📝 Points essentiels

📌 L’autogamie correspond à la fécondation d’une plante par son propre pollen, tandis que l’allogamie implique un pollen provenant d’une autre plante.

• Les causes de l’allogamie citées sont :

  • dichogamie
  • protandrie
  • protogynie
  • hétérostylie
  • stérilité mâle cytoplasmique
  • incompatibilité sporophytique
  • incompatibilité gamétophytique

• Le blé est une angiosperme monocotylédone de la famille des Poaceae, comprenant notamment Triticum turgidum pour le blé dur destiné aux pâtes et semoules et Triticum aestivum pour le blé tendre destiné au pain.

💡 Astuce mémo

Autogamie : lignées fixées ; allogamie : hybrides

📖 3. Création et inscription des variétés

★ À maîtriser

• La sélection du blé autogame consiste à croiser deux parents, à autoféconder la F1, à sélectionner les descendances F3, puis à autoféconder jusqu’à la fixation des caractères et à tester progressivement les lignées en F6, F7, F8 et F9.

• Les objectifs de la sélection sont :

  • augmentation du rendement
  • régularité du rendement
  • amélioration de la qualité

• 🔄 La sélection du maïs suit trois étapes :

  1. Production de lignées parentales autofécondées supérieures
  2. Tests d’aptitude à la combinaison
  3. Hybridation finale en bandes alternées

📌 L’inscription d’une variété au catalogue nécessite le test DHS, qui vérifie sa distinction, son homogénéité et sa stabilité.

Compléments

📌 Le test VAT évalue la valeur agronomique et technologique d’une variété avant son inscription au catalogue.

💡 Astuce mémo

Croiser → sélectionner → tester → inscrire

📖 4. Culture in vitro végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Totipotence cellulaire : la capacité d’une cellule végétale à régénérer une plante entière dans des conditions appropriées de culture in vitro.
• Protoplaste : Un protoplaste est une cellule végétale débarrassée de sa paroi, obtenue par traitement enzymatique des tissus végétaux.

★ À maîtriser

• La multiplication végétative conforme régénère des plantes génétiquement conformes à partir notamment de bourgeons axillaires et s’applique aux espèces fruitières, horticoles et maraîchères.

• L’haplodiploïdisation consiste à prélever des cellules reproductrices de plantes F1, à régénérer des plantes haploïdes, puis à doubler leur stock chromosomique pour obtenir des plantes diploïdes.

Compléments

• L’androgenèse utilise des cellules reproductrices mâles, tandis que la gynogenèse utilise des cellules reproductrices femelles pour produire des plantes haploïdes.

💡 Astuce mémo

Totipotence cellulaire → régénération de plantes entières

📖 5. Marquage moléculaire et génomique

🔑 Notions clés & Définitions

• PCR : ou Polymerase Chain Reaction, est une méthode d’amplification d’un fragment d’ADN.

★ À maîtriser

• 🔄 La méthode RFLP suit les étapes suivantes :

  1. Extraction d’ADN
  2. Digestion par enzymes de restriction
  3. Séparation des fragments par électrophorèse
  4. Transfert sur membrane de nylon
  5. Hybridation avec une sonde marquée
  6. Lavage de la membrane
  7. Mise en contact avec un film sensible

• Les principaux marqueurs moléculaires sont :

  • RFLP
  • microsatellites
  • RAPD
  • AFLP

Compléments

• Les applications du marquage moléculaire sont :
  • empreinte génétique d’une plante
  • cartographie des marqueurs moléculaires
  • cartographie d’un gène majeur
  • génomique chez Arabidopsis thaliana et le riz

💡 Astuce mémo

Extraire → couper → séparer → hybrider → repérer

📖 6. Transgenèse végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Transgenèse : l’introduction d’une construction génétique choisie dans le génome d’une plante afin d’obtenir une plante génétiquement modifiée.

★ À maîtriser

• 🔄 La transgenèse suit les étapes suivantes :
  1. Réalisation de la construction génétique
  2. Multiplication de la construction par clonage
  3. Intégration dans un vecteur
  4. Transfert dans des cellules végétales
  5. Régénération d’une plante transformée

Compléments

• La construction génétique du maïs résistant à la pyrale peut être transférée par un vecteur plasmidique ou par des méthodes directes dans des protoplastes, des tissus ou des organes.

• Les méthodes directes citées sont :

  • PEG
  • électroporation
  • microinjection
  • biolistique

💡 Astuce mémo

Construire → cloner → transférer → régénérer

📖 7. Vecteurs Agrobacterium

★ À maîtriser

• Agrobacterium tumefaciens est associé à la galle du collet et Agrobacterium rhizogenes au chevelu racinaire ; leurs plasmides peuvent servir de vecteurs pour introduire de l’ADN dans les plantes.

• Chez Agrobacterium, une blessure végétale libère des composés phénoliques et des monosaccharides, qui attirent la bactérie par chimiotactisme ; la bactérie se fixe à la cellule végétale et induit les gènes vir.

• VirA perçoit les signaux phénoliques et active VirG par phosphorylation ; VirG active les gènes de virulence, VirD1 et VirD2 libèrent l’ADN-T, et VirE2 le protège de la dégradation et contribue à son adressage nucléaire avec VirD2.

Compléments

• En 1977, le transfert d’un fragment du plasmide pTi, appelé T-DNA, a été identifié, puis le plasmide pTi a été proposé en 1978 comme vecteur d’introduction de séquences d’ADN choisies dans le génome des plantes.

💡 Astuce mémo

Blessure végétale → signaux phénoliques → gènes vir → transfert de l’ADN-T

📖 8. Applications et réglementation des OGM

★ À maîtriser

• Les lignées autorisées citées sont : maïs 176, résistant à la pyrale, maïs MON 810, résistant à la pyrale et à la sésamie, maïs T25, tolérant au glufosinate ammonium

📌 La réglementation sur les OGM repose sur un dispositif d’évaluation et de contrôle des risques, ainsi que sur des exigences de sécurité alimentaire et d’étiquetage.

Compléments

• Le maïs 176, commercialisé par Novartis, a été cultivé en France sur 1 965 hectares en 1998.

• Les biotechnologies végétales visent à dépasser les incompatibilités entre espèces, l’imprécision du choix des plantes et la durée des méthodes conventionnelles grâce aux croisements interspécifiques et à la réduction du temps de création des variétés.

💡 Astuce mémo

Évaluer le risque avant la mise en culture

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des modes de reproduction