Thème 2: ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS. Chapitre 16

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1 Thème 2: ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS Chapitre 16

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3 Introduction Chapitre 16 : LA PLANTE DOMESTIQUÉE La biodiversité végétale est un atout pour l Homme. Elle lui permet de répondre au défi alimentaire du XXIe siècle, mais aussi de se soigner ou encore de s habiller. Même si les activités humaines contribuent globalement à la baisse de cette biodiversité, elles ont aussi conduit depuis ans à la création d une forme de biodiversité propre aux plantes cultivées.

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5 Problématique Aujourd hui, grâce à des techniques basées sur la génétique, l Homme est même capable d améliorer encore les plantes cultivées. Comment l Homme peut-il domestiquer les plantes et créer de la biodiversité pour répondre au défi alimentaire du XXIe siècle? L histoire du Maïs I. LA DOMESTICATION* DES PLANTES ET LA SÉLECTION VARIÉTALE TP n 26 : L action de l Homme sur les plantes * Domestication: ensemble d adaptations apparaissant chez les plantes sauvages cultivées pendant de nombreuses générations.

6 TP26: L action de l Homme sur les plantes Pb: Comment les plantes sauvages utilisées dans les cultures de l Homme ont-elles évolué depuis ans? Hypothèse : On suppose que la culture de ces plantes a retenu au cours du temps des caractéristiques morphologiques avantageuses pour l Homme qui sont différentes de celles qui sont favorables pour les plantes sauvages. Ainsi, en étudiant la forme sauvage et la forme cultivée de certaines plantes, on devrait pouvoir repérer des caractéristiques utiles pour l Homme, mais pas forcément avantageuses pour la plante sauvage.

7 TP26: L action de l Homme sur les plantes Finement divisées Finement divisées Racine unique, souple, juteuse, très développée et orange (riche en carotène) Le volume de la racine est particulièrement important chez la plante cultivée. La racine.

8 TP26: L action de l Homme sur les plantes légèrement développée (pétiole) Renflée charnue et sauvage cultivé Le volume de la base de la feuille est particulièrement important chez la plante cultivée. Le «bulbe».

9 TP26: L action de l Homme sur les plantes Plus longues que larges, Forme triangulaire ou en fer de flèche, souvent ondulées sur les bords. de grande taille, lisse sauvage cultivé La surface de la feuille est particulièrement importante chez la plante cultivée. La feuille

10 TP26: L action de l Homme sur les plantes sauvage cultivé Unique Long Souples pas autour du grain Nombreux, grands et lourds, restent attachés, forte teneur en amidon, et faible teneur en eau. Epis femelles et grains de maïs. Grains de maïs

11 TP26: L action de l Homme sur les plantes Utilisé. vision dispersion récolte rendement rendement dissémination conservation rapide Dissémination les animaux par

12 Depuis ans, les Hommes ont commencé à cultiver des plantes sauvages qui ont évolué, perdant des caractères essentiels à la vie sauvage, mais acquérant des caractères facilitant leur culture et leur utilisation par l Homme. Ces plantes sont devenues des plantes dites domestiques.

13 TP26: L action de l Homme sur les plantes Des mutations ont stimulé l expression des gènes codant pour les enzymes impliquées dans la synthèse du carotène. On doit pouvoir mettre en évidence une forte expression des gènes responsables de la production de carotène chez la carotte cultivée.

14 TP26: L action de l Homme sur les plantes faible forte absente présente Nombreux, sur plusieurs chromosomes PSY1 sur chromosome 3 PSY2 sur chromosome 8 47,8% (gènes apparentés) faible fort

15 La domestication est un processus de sélection artificielle des phénotypes avantageux pour l Homme, réalisée de façon empirique (qui s appuie exclusivement sur des critères visuels, sans connaissances scientifiques) sur des espèces sauvages. Elle est à l origine des premières espèces cultivées. Les individus sélectionnés par l Homme au cours de la domestication sont le résultat de modifications génétiques spontanées comme l hybridation, la polyploidisation ou l apparition de mutations sur certains gènes. Film: : un réseau pour conserver les ressources génétiques des carottes

16 Les agriculteurs ont ensuite, génération après génération, continuer cette sélection artificielle, éliminant les plantes les moins intéressantes et multipliant les meilleurs individus.

17 Livre: p.248 et 249 Cette phase de sélection empirique du phénotype (= sélection variétale), est à l origine des nombreuses variétés de chaque espèce cultivée, adaptée chacune aux conditions de cultures locales. C est une forme de biodiversité. Le maintien d une biodiversité chez les plantes cultivées est important. La famine en Irlande

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19 Les recombinaisons génétiques liées à la reproduction sexuée se faisant naturellement, sans aucun contrôle de la part de l homme, les plantes sélectionnées évoluent d une génération à l autre. Comment obtenir des plantes génétiquement stables? II. LA SÉLECTION SCIENTIFIQUE DES PLANTES CULTIVÉES TP n 26 : L action de l Homme sur les plantes (activité 3)

20 TP26: L action de l Homme sur les plantes 2 caractères (donc 2 gènes) : taille du fruit (allèles Gros et Petit), et résistance au Fusarium (allèles Résistant et Sensible). La F1 (croisement des parents pures): (G/G, S/S) x (P/P, R/R) donne des hybrides (G/P, R/S) 100% [P, R], donc les allèles P et R sont dominants. Hypothèse: Les 2 gènes sont indépendants. Conséquence pour le croisement-test: F1 x Homozygote récessif Phénotypes parents [P, R] x [G, S] Génotypes parents (G/P, R/S) x (G/G, S/S) Génotypes gamètes (G, R) (G, S) (P, R) (P, S) (G, S) Génotypes Hybrides F2 25% (G/G, R/S) 25% (G/G, S/S) 25% (P/G, R/S) 25% (P/G, S/S) Phénotypes F2 270 [G, R] 245 [G, S] 251 [P, R] 234 [P, S]

21 TP26: L action de l Homme sur les plantes Conclusion: Les 2 gènes sont indépendants. La sélection des plants [G, R] ne peut pas s arrêter là car ils sont hétérozygotes pour le gène concernant la résistance au Fusarium. Pour obtenir des plants homozygotes (G/G, R/R), il faudra pratiquer de l autofécondation entre ces individus sur plusieurs générations: Phénotypes F2 [G, R] x [G, R] Génotypes F2 (G/G, R/S) x (G/G, R/S) Génotypes gamètes (G, R) (G, S) Génotypes F3 (G/G, R/R) (G/G, R/S) (G/G, S/S) Phénotypes F3 [G, R] [G, R] [G, S]

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23 Depuis une centaine d années, la sélection variétale et la création de nouvelles variétés se réalise grâce à des méthodes industrielles utilisant la génétique. Les techniques de croisement permettent, d obtenir des lignées pures génétiquement stables et de nouvelles variétés hybrides qui n existaient pas dans la nature et qui réunissent des caractères intéressants de 2 lignées pures différentes. On parle de sélection généalogique.

24 Pages 254 et 255 1) Grâce à la transgenèse, les chercheurs sont parvenus à faire produire du carotène à du riz incapable d'en produire à l'état naturel.

25 Pages 254 et 255 2) Ce riz permettrait d'apporter de la vitamine A dans des populations dans lesquelles la forte consommation de cette céréale présente le désavantage de ne pas apporter ce nutriment indispensable.

26 Pages 254 et 255 3) L'introduction de ces deux gènes permet de conférer au riz OGM l'aptitude à produire une nouvelle molécule ici le carotène.

27 Pages 254 et 255 4) Ces techniques permettent des modifications génétiques très ciblées et aussi plus rapides.

28 Pages 254 et 255 5) Les plantes cultivées comme la betterave continuent à se croiser avec leurs parents sauvages, ce qui peut entraîner la diffusion de gènes introduits par transgenèse comme les gènes de résistance aux herbicides.

29 Les techniques du génie génétique, comme la transgénèse, permettent d agir directement sur le génome des plantes cultivées. Par l ajout de gènes qui confèrent des caractères phénotypiques intéressants, on amplifie encore le processus de création variétale. Les plantes obtenues sont des OGM dont les cultures doivent être contrôlées.

30 L ensemble des variétés des différentes espèces cultivées constitue la biodiversité cultivée qui est un atout pour l alimentation humaine. Mais les techniques de génie génétique posent le problème du statut juridique des plantes cultivées et de leurs gènes : considérés par les uns comme un patrimoine collectif et par d autres comme des matières premières à valoriser grâce à des droits de propriété privée.