Correction FA12/TP12 La plante cultivée : un enjeu majeur I- La domestication des plantes sauvages 1- Des premières plantes sauvages, à l origine des plantes cultivées. Selon des recherches, la plus grande diversité des espèces végétales se concentrerait dans 12 grandes régions du monde : douze "centres de diversité. Dans ces régions poussent encore les plantes sauvages à l'origine des principales espèces cultivées dans le monde. Elles présentent un intérêt important pour l'amélioration génétique des espèces et la création de nouvelles variétés. On peut y trouver des gènes perdus au fil de la domestication ou des échanges de plantes. Variété Population artificielle obtenue en vue de son usage en agriculture, reproductible, homogène et stable dans ses caractéristiques génétiques et distincte des autres variétés. Domestication Adaptation des plantes aux besoins de l'homme, adaptation des plantes sauvages à la culture Dans sa conquête de nouveaux territoires, l'homme, longtemps nomade, n'a cessé de disperser les espèces végétales ou animales à partir de leurs lieux d'origine. Ainsi, au néolithique, des espèces domestiquées comme l'orge, les lentilles, les pois ont été peu à peu diffusées du Proche-Orient vers l'europe. À Rome, des plantes utiles à l'alimentation étaient prélevées dans les pays vaincus, puis acclimatées. Elles figuraient parmi les prises de guerre, au même titre que d'autres trésors. Peu à peu, les espèces introduites dans de nouvelles régions ont créé à leur tour de la diversité génétique. Au XVIe siècle, la découverte du Nouveau Monde a ouvert une autre grande période de diffusion. Savants et botanistes inventorièrent les espèces américaines (tomates, haricots, pommes de terre, maïs...), les classèrent, les importèrent. Ils n'eurent de cesse de les faire pousser en Europe, dans un contexte général de disettes.
a) Petite histoire de la carotte. (TP 12 ) La plante Inflorescence Feuille Tige Anthère Filet Racine principale Racines secondaires Fleur Diagramme floral Stigmate Style Ovaire Pétale Ovule Sépale C est la racine, gorgée de réserves qui est consommée aujourd hui. Epiderme Ecorce Racine secondaire Cylindre central La carotte horticole présente une coloration orangée et une racine plus épaisse. Il y a donc accumulation de réserves. Petite histoire de la carotte : Ere Secondaire : L'ancêtre sauvage de la carotte provient certainement de la région qui est aujourd hui l'afghanistan. Les colonies sauvages, à racine rouge ou pourpre, y abondent encore. À l'état sauvage, la plante a une racine mince et aigre. Ce n'est qu'en la cultivant dans un climat modéré et dans une terre fertile que la racine grossit et s'adoucit pour donner une denrée comestible. Au mésolithique : Il y a 9 à 10 000 ans, la carotte et le panais ne sont pas différenciés. Commence alors un long périple à travers les siècles qui amènera la carotte, au gré des explorations humaines, au Moyen-Orient, en Asie, en Afrique, ainsi qu en Europe. Des traces de graines de carottes découvertes sur des sites préhistoriques suisses laissent supposer que la carotte est connue de l'homme depuis des millénaires. Elle était probablement cultivée plus pour ses feuilles, qui dégageaient un arôme agréable. NB, la famille de la carotte : les apiacés sont connus plutôt utilisés comme plantes aromatiques : coriandre, persil, cumin, aneth.
Rapidement, deux variétés de carottes se distinguent doucement : celle de l'est et l autre de l'ouest. A l Antiquité : Les grecs et les romains reconnaissaient à la carotte une valeur thérapeutique (notamment pour l'acuité visuelle), mais ne l'appréciaient guère comme légume. C est qu à cette époque, leurs carottes devaient avoir une couleur blanchâtre, une peau assez coriace, et un cœur fort fibreux. Le naturaliste romain Pline l ancien, dans son encyclopédie «l Histoire naturelle» mentionne la carotte sous le nom de Pastinaca Galtica, appellation que l on retrouve aujourd hui encore dans certaines régions de France, ou la «pastenade» n est autre que la carotte. Xe siècle : La carotte est domestiquée à l'est. Encore présente aujourd'hui en Asie, elle est souvent violette (due à la présence d'anthocyanes) ou jaune et a parfois une racine branchée. Moyen Age : la carotte sauvage a une couleur blanchâtre, une peau assez coriace et un coeur fibreux. Elle n'apparaît jamais, comme toutes les «raves» (plantes cultivées pour leurs racines charnues comestibles), parmi les aliments nobles. Cependant c'est un légume très consommé, comme le panais, car peu coûteux. XIIIe siècle : À l ouest, la carotte se retrouve au XIIIe siècle dans un recueil culinaire, non pas en tant que légume mais comme plante aromatique. La carotte était une épice avant d'être un légume. 1393 : L auteur du «Mesnagier de Paris», rédigé en 1393, décrit les carottes comme «des racines rouges que l on vend aux halles par poignées». XVe siècle : Les français, les allemands et les hollandais commencent à cultiver les carottes. Ils délaissent peu à peu la variété mauve car elle perd de sa saveur dans les terres au climat tempéré d'europe occidentale. En même temps, la variété jaune connaît la faveur populaire grâce à la facilité avec laquelle on la fait croître. Son goût devient de plus en plus prononcé. XVI e siècle : En Europe, on connaît des variétés à chair ou à peau blanche, jaune, rouge, verte, pourpre et noire, mais pas de carottes oranges. La carotte orange est le produit d'une intervention humaine. Des hollandais désireux de montrer leur fidélité à la Maison d'orange, une principauté protestante de France, croisent au XVI e siècle des variétés à chair rouge et à chair blanche et finissent par obtenir une racine d'un bel orange lumineux. C'est la première carotte charnue, dite la «Longue Orange». Cette nouvelle venue ne tarde pas à supplanter toutes les autres et les sélectionneurs se concentrent exclusivement sur elle pour créer les nombreuses variétés modernes, à racine ronde ou conique, et plus ou moins large et longue selon leur usage. 1564 : Apparu dans la langue française en 1564, le terme «carotte» vient du latin carota qui fut emprunté au grec karôton. 1565 : La carotte européenne a été importée en Amérique et en 1565, on sait qu'elle était cultivée au Venezuela. Les amérindiens adoptent ce curieux légume-racine. Ainsi, lors de la construction du chemin de fer américain, des ouvriers se plaignaient que les amérindiens Flathead de l'orégon les attaquaient pour leur voler leurs carottes, au goût irrésistible. 1910 : La découverte du carotène et de ses bienfaits, par les chercheurs contribue à populariser la carotte aux Etats Unis. Avant cela, elle servait surtout de nourriture pour le bétail et de friandise pour les chevaux. NB : Encore un étonnant exemple de coévolution! Les apiacées ont pour caractéristique remarquable de posséder des canaux sécréteurs. Ce sont de longs tubes bordés de cellules sécrétrices d essences, en particulier, les «oléorésines». Ces essences sont à l origine du caractère aromatique de la plupart des ombellifères. Les carottes font partie de cette vaste famille et leur odeur si typique nous est bien familière. Elle constitue l attractif spécifique du papillon machaon pour le dépôt de ses œufs. Ces derniers se développent en chenilles vivement colorées à l abri des prédateurs et des concurrents. Pourquoi? Les chenilles concentrent dans leur corps une substance de défense spécifique de la carotte et d'autres ombellifères, à savoir une molécule photosensibilisante : molécule dont l action est déclenchée sous l action des rayons solaires. Ainsi un oiseau qui mangerait la chenille s exposerait à de dangereuses brûlures par le soleil. Les couleurs voyantes de la chenille font office de signal avertisseur de toxicité. La chenille du Machaon possède la faculté de neutraliser la molécule de défense, afin de ne pas en être elle-même victime. Par contre, des chenilles d espèces non spécialement adaptées seraient tuées par le soleil après avoir ingurgité des feuilles de carotte.
Chromatographie de la carotte cultivée et carotte sauvage : On constate la forte présence de pigments caroténoïdes (carotènes + xanthophylles) chez la carotte cultivée alors que chez la carotte sauvage, dans un extrait très concentré, on obtient quelques traces de xanthophylles. La couleur orangée de la carotte est due à un pigment d une classe particulière très importante dans le règne végétal. C est d ailleurs la carotte qui a donné son nom à cette catégorie de colorants d origine végétale : les caroténoïdes. Solubles dans les corps gras, ils sont par exemple extraits par l huile à partir des carottes râpées : l huile devient orangée. Les caroténoïdes colorent de plus nombre de fleurs et de fruits, dans une gamme allant du jaune à l orangé foncé, jusqu'au rouge vif : cas des lycopènes des tomates, piments, poivrons. Ces couleurs jouent un rôle d attractifs vis à vis des pollinisateurs ou des frugivores qui servent à disperser les graines. On les rencontre de même dans les algues, en particulier du plancton marin. A partir de là, ils s accumulent dans la chaîne alimentaire. Les crustacés en particulier leur doivent leur couleur rose orangé qui apparaît à la cuisson : la cuisson les libère d associations qui les masquaient, comme la chlorophylle les masquait dans les feuilles vertes. La belle couleur saumon de la chair des poissons du même nom révèle leur prédilection pour une nourriture de crustacés. N oublions pas enfin que le carotène de la carotte et d autres végétaux est le précurseur de la vitamine A, indispensable à l homme, comme à la majorité du règne animal. En sélectionnant des carottes joliment colorées nos ancêtres se doutaient-ils de cet avantage diététique? Les différentes variétés, aujourd hui cultivées ont été obtenues par hybridation classique. L'horticulteur procède à des pollinisations croisées entre le pollen d'une carotte et l'ovule d'une autre présentant des caractéristiques intéressantes. C'est par croisements successifs (et tâtonnements!) qu'on arrive à la variété que l'on cherche à obtenir. b) Le blé. Page 262 Nous avons déjà traité l histoire du blé dans le cours sur la diversification du vivant c) Le maïs Pages 264/265 :
L'histoire du maïs est étroitement liée à celle de l'humanité. Grâce au travail de l'homme, cette plante a évolué et son aire de culture s'est développée. Le maïs résulterait de la domestication du téosinte par l'homme. Le téosinte, proche génétiquement du maïs, est cependant différent sur le plan morphologique. Le téosinte est un arbuste ramifié qui présente un épi de petite taille et une sensibilité à l'égrenage (chute spontanée des grains). Les premiers maïs, datés de - 7 000 ans, ont été découverts au centre du Mexique. Les civilisations indiennes ont effectué sa domestication. Un épi de maïs mesurait alors environ 2,5 cm et les rendements supposés atteignaient 0,12 t/ha. Les caravelles des conquistadors apportent le maïs dans le sud de l'europe, où il se développe en populations adaptées à chaque terroir. Avec la redécouverte des lois de Mendel à la fin du 19e siècle et la mise en évidence du phénomène d'hybridation au début du 20e siècle, naît la sélection des plantes, telle que nous la connaissons aujourd'hui. Lois de Mendel : premières modélisation mathématiques des lois de transmission des caractères héréditaires, établies par un moine à la fin du 19 ième siècle. Hybridation : fécondation croisée de l ovule d une plante avec le pollen d une autre plante de la même espèce.