T2B : La plante domestiquée. Guiseppe Arcimboldo ( )

Transcription

1 T2B : La plante domestiquée Guiseppe Arcimboldo ( )

2 Les végétaux : des ressources diverses

3 Quelques chiffres à espèces d angiospermes (= plantes à fleurs) Environ espèces végétales auraient été utilisées par l Homme mais toutes ne sont pas cultivées Environ espèces auraient subi un début de domestication* Environ 200 espèces cultivées et sélectionnées dans le monde 30 espèces fournissent 90% des besoins nutritionnels de l humanité Toutes les espèces cultivées résultent de modifications d espèces sauvages opérées par l Homme au cours d un long processus : c est la DOMESTICATION

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5 Des notions à connaître Foyer de domestication syndrome de domestication Les techniques de sélection «anciennes» La sélection massale = visuelle Lignées «pures» - hybridation «modernes» «Biotechnologies» / génie génétique Voir exercices

6 Qu appelle-t-on «domestication»? C est la sélection de caractères opérée sur des plantes sauvages et qui ont amené aux espèces cultivées actuellement. Les intérêts de la domestication : - adapter la plante à des conditions de culture : faciliter sa plantation, sa croissance, son irrigation, sa récolte, sa conservation - adapter la plante à un environnement (facteurs climatiques, édaphiques* ) = c est l «acclimatation» - obtenir un intérêt alimentaire (énergie chimique), culinaire, ornemental, «alicaments» * Liés au sol

7 Domestication d une céréale : le(s) blé(s) Blé tendre ou froment Blé dur Orge Épeautre Seigle Amidonnier Triticale Engrain ou petit épeautre

8 Qu appelle-t-on «foyer de domestication»? C est une zone où l on trouve des espèces sauvages ressemblant le plus aux espèces cultivées / on trouve généralement les plus anciens vestiges archéologiques (ex. grains calcinés) Une hybridation naturelle

9 La domestication du Maïs Mexique Maïs moderne ans / ans

10 La domestication du chou Plusieurs foyers de domestication ont conduit à une sélection variétale

11 D autres foyers simplifiés de domestication

12 Qu est ce que le «Syndrome» de domestication = On qualifie de «syndrome de domestication» l ensemble des caractères sélectionnés qui distinguent une espèce cultivée des espèces sauvages proches. Ces caractères intéressants pour l Homme sont très souvent défavorables à l espèce sauvage.

13 Rachis fragile Rachis solide récolte facilitée épi cassant épi compact et solide les grains ne se détachent pas sauf au moment du battage Grains vêtus grains nus plus facile pour la panification Épi de blé dur grain d épeautre grain de blé tendre

14 Le «Syndrome» de domestication chez le Maïs L ancêtre : La Téosinte Le maïs actuel

15 La sélection des caractères La sélection massale Repose sur la sélection de caractères directement observables Forme, taille, vigueur, saveur, facilité de récolte, de conservation etc. Obtention de lignées pures Hybridations Transgenèse Quelle que soit la sélection, cela passe par la connaissance de la reproduction sexuée des plantes à fleurs et dans le cas du génie génétique, des cartes génétiques (localisation des gènes).

16 Comparons la reproduction sexuée chez le blé et la maïs Le blé Le maïs - plante monoïque (le même plant porte les deux sexes) - Inflorescences regroupées en épis d épillets - fleurs hermaphrodites - fécondation : autopollinisation (fécondation croisée possible mais rare <5%) si pollinisation croisée : ANÉMOGAMIE - plante monoïque - Fleurs à sexes séparés -fécondation : autopollinisation possible MAIS la fécondation croisée est la règle - pollinisation : ANÉMOGAMIE Fleur mâle Fleur femelle

17 Modélisation simple d une sélection massale etc - l Homme ne maîtrise pas la fécondation : il y a des recombinaisons génétiques par pollinisation croisée (allogamie). - Caractères non fixés (importante diversité génétique / hétérozygotie dominance-récessivité des allèles) - Sélection lente et imparfaite, quelque peu aléatoire

18 Maîtriser la reproduction, c est mieux pour la sélection! Favoriser l autopollinisation pour l obtention de «lignées pures» Favoriser la pollinisation croisée voire l allopollinisation pour obtenir des hybrides

19 Un exemple d hybridation : Ariane, 60 années d efforts Malus floribonda X Rome Beauty Petits fruits sensible à la tavelure Résistance à la tavelure gros fruits, qualités gustatives

20 L HYBRIDATION ALLOGAME : l exemple du Triticale (6n) (Triticosecale) Blé tendre (4n) x Seigle (2n) Cette céréale allie les qualités des 2 parents : la productivité du Blé et rusticité du Seigle (résistance au froid et aux maladies). Le potentiel de rendement en grain est très élevé : plus de 100 quintaux/ha ; rendement en paille supérieur à celui du Blé ou de l Orge (30 à 50% de plus). Cultivé à grande échelle depuis les années 50.

21 Les techniques modernes de génie génétique reposent sur l obtention d une cartographie génétique afin de localiser les gènes, connaître leur expression, leur rôle au sein de l organisme. Ex. : insertion du gène tga-1 du maïs chez la téosinte Ex. : Le gène tga-1 et le phénotype «grains nus» grain glumes Grain dans une coque (=glumes) Grain nu (glumes vestigiales)

22 Ex. : Le gène TB1 (Téosinte-branched-1) rôle répresseur sur la ramification, la longueur des branches latérales, le développement des épis Dans les populations de téosinte, on observe avec une fréquence faible (1/10 5 ) des plantes avec une morphologie de maïs (et réciproquement) En c. : mutation du gène TB1 le maïs retrouve un port équivalent à celui du téosinte.

23 Les bases génétiques de la domestication du maïs UN RESULTAT INATTENDU: seulement 5 régions du génome sont impliquées dans les traits principaux du syndrome de domestication. 2n = 20

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25 Un exemple de transgenèse : l obtention du «riz doré» Par l'introduction de trois gènes dans du riz, des chercheurs allemands ont réussi à restaurer dans les réserves de la graine une voie de biosynthèse du bêta-carotène (le pigment qui donne une couleur orange) à partir de son précurseur : le GPP*. Le bétacarotène alors synthétisé colore les grains en jaune, d'où le surnom de "riz doré". GPP : le géranyl-géranyl-pp. Ces 3 gènes ont été pris chez : -la jonquille : 2 gènes qui codent pour 2 enzymes (E1 et E3) -Une bactérie du sol : 1 gène qui code pour 1 enzyme (E2). Ces enzymes sont nécessaires pour réaliser la voie de biosynthèse du bêta-carotène GPP Produit intermédiaire A Produit intermédiaire B Bêta-Carotène Enzyme 1 Enzyme 2 Enzyme 3