Domestication Maïs

TP 13 : Activité 2 - La domestication du maïs

Le maïs est une plante originaire du Mexique, qui constituait l'aliment de base des Amérindiens avant l'arrivée en Amérique de Christophe Colomb. Elle est cultivée aujourd’hui dans presque toutes les régions du monde (1ière céréale cultivée dans le monde devant le riz et le blé), et est à la base de l’alimentation d’une grande partie de la population mondiale. On suppose qu’elle est issue de la domestication de la Téosinte, une plante qui n’existe plus à l’état sauvage aujourd’hui et aux caractéristiques différentes du maïs cultivé.

Problème : comment la sélection exercée par l'Homme sur les plantes cultivées (ici le Maïs) retient des caractéristiques morphologiques différentes de celles qui sont favorables pour les plantes sauvages (ici, la Téosinte) ?

Consigne : Montrez, par une étude comparative du Maïs et de son ancêtre sauvage supposé la Téosinte, comment l’Homme a sélectionné certains caractères pour son exploitation.

Pour répondre au problème, vous utiliserez les documents ci-dessous comparant : l'architecture des plantes, les inflorescences femelles (épi) et mâles, les grains (nombre par épi, masse, composition, taille, propriétés...) afin de construire un tableau de comparaison répertoriant les ressemblances et les différences. Vous identifierez les caractères avantageux du Maïs sélectionnés par l'Homme pour sa culture

Architecture

INFLORESCENCES

GRAINS

AIDE MAJEURE

AIDE MINEURE

Montrez, par une étude comparative du Maïs et de son ancêtre sauvage supposé la Téosinte, comment l’Homme a sélectionné certains caractères pour son exploitation.

BILAN : La plante cultivée produit un grand nombre de grains, plus gros et plus longs donc qui contiennent plus de réserves : la domestication a permis une augmentation de rendement. À maturité, l’épi de Téosinte se désarticule, et ses grains tombent sur le sol. À l’inverse, les grains du Maïs ne tombent plus car l’épi ne peut pas se désarticuler : de plus, ils ne possèdent pas de cupule solide (glumes) donc la récolte est complète (sans perte) et plus rapide. De ce fait la dissémination des grains est impossible, la plante ne peut donc plus se reproduire à l’état sauvage. Les grains de Téosinte tombent sur le sol, ils sont mangés mais la cupule résiste aux enzymes digestives, ce qui permet leur dissémination.

La sélection (et par conséquent la domestication) du maïs a permis de développer sa culture et de ne garder que les caractères favorables à sa culture dont le rendement pour répondre aux besoins croissants de l’humanité.

1 - À l'aide de la carte (cliquer sur l'icône pour l'afficher) reconstituant l'Histoire de la domestication du maïs et des fiches 1 à 12 correspondant aux différentes variétés de maïs étudiées, justifiez la classification des maïs 1 à 12 en différentes variétés. Aide : pour chaque variété, comparer les photos, les grains, leur nom, leur origine géographique, leur utilisation, leur rendement... Il ne s'agit pas d'étudier de manière exhaustive toutes les variétés de maïs, mais de réussir à dégager des exemples concrets pour répondre à la question. 2 - À la lumière de la question précédente, proposez une définition à la notion de "variété".- quelle est la relation entre espèce et variété ? - quelle est la différence et le point commun entre "variété" et "race" ?

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3 - Calculez les rendements en quintaux par hectare d'une des variétés suivantes : Southern dent (4), OU Maïs denté (9) OU Grand roux basque (10) Vérifiez que votre calcul se situe dans l'intervalle renseigné sur la carte, puis vérifiez sa valeur exacte à l'aide du tableau de référence que vous trouverez ici Aide au calcul 4 - À partir des données sur les différentes variétés de maïs (cf. carte sur l'Histoire de la domestication du maïs) et du graphique qui montre l’évolution du rendement moyen des variétés de maïs (en quintaux par hectare) en fonction du temps, expliquer quels ont été les critères de sélection pour les périoides considérées : 500 ans après J-C ; de 1493 à 1947 ; depuis 1947.

AIDE 1

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- La comparaison du rendement des variétés primitives d’Amérique (à gauche : 500 après JC) avec celui des variétés traditionnelles françaises (au milieu : de 1493 à 1947), ne montre pas une augmentation significative du rendement des variétés. La sélection massale n’a pas permis d'augmenter le rendement des variétés primitives d’Amérique, mais en revanche, elle a permis de les adapter au climat, sol et environnement européen - La comparaison du rendement des variétés traditionnelles françaises (au milieu : de 1493 à 1947) avec celui de variétés hybrides modernes (à droite : depuis 1947) montre une amélioration du rendement moyen. On peut donc distinguer 2 situation : - à partir de 1493, les espèces d’Amérique ont été importées en Europe : seules les variétés adaptées au climat tempéré, au sol, à l'environnement... ont été sélectionnées = SÉLECTION VARIÉTALE - à partir de 1947, les espèces traditionnelles françaises (obtenues par sélection des espèces Américaines) ont été sélectionnées pour leur rendement. Les plus avantageuses ont été croisées = SÉLECTION PAR HYBRIDATION

Remarque : pour les variétés hybrides, seules les hybrides dentés, cornés dentés et blancs sont représentés car le maïs doux et le maïs pop corn sont trop spécifiques pour que leur rendement soit comparé aux variétés traditionnelles

Comment expliquer les différences de rendement entre toutes ces variétés de maïs ?

À chaque génération ont été sélectionnées des variétés toujours plus résistantes, plus productives, plus adaptées à leur environnement (tropical, tempéré) et parfois même avec des cycles toujours plus courts. Ce qui a permis au bout de quelques centaines d'années à quelques milliers d'années d'améliorer grandement les rendements et de créer de nouvelles variétés de maïs répondant aux "besoins croissants de l’humanité" en alimentation animale et humaine. Besoins aussi bien quantitatifs (rendements) que qualitatifs (goût, texture, usage, ...)

RÉPONSE

Comment se fait-il que certaines variétés hybrides modernes aient des rendements plus faibles que des variétés traditionnelles ?

RÉPONSE

Certaines variétés actuelles sont destinées à des utilisations précises. Elles sont sélectionnées pour d’autres caractéristiques que le rendement.

Cas du maïs doux

Pour le maïs doux, le rendement plus faible s’explique par le stockage de glucides dans le grain qui donne un goût plus sucré, mais qui perturbe l’accumulation d’amidon et donc le rendement de la culture.

Cas du maïs popcorn

Le maïs pop corn a un rendement plus faible que le maïs denté. La sélection de ce type de maïs se fait en effet principalement sur des critères qualitatifs (taux d’expansion et forme du grain quand il éclate sous l’effet du chauffage, qualité gustative), au détriment du critère de rendement, qui devient alors secondaire.

Pour aller plus loin : les utilisations du maïs dans l'industrie agroalimentaire et pour la fabrication des bioplastiques