TspéTh2ACh4

Th2A. De la plante sauvage à la plante domestiquée

Ch 4 : La plante domestiquée

votre mission

L'utilisation des plantes par l'Homme : une très longue histoire...

1. De la plante sauvage à la plante domestiquée : la domestication

Foyers de domestication

Une sélection empirique

Syndrome de domestication

Le mais

Le blé

2 exemples

la domestication du mais

Petite histoire du Mais cultivé

Comparaisons des 2 phénotypes

Plants

Epis et rachis

Grains

questions

A la recherche de l'ancetre sauvage

l'origine génétique de la domestication

Sélection variétale du mais

TP 2 - ECE- Sélection de mutations lors de la domestication du mais

Matériel Protocole Ressources

AIDE METHODE

TP 2 - ECE- Sélection de mutations lors de la domestication du mais

Autre exemple : le BLE (Triticum)

Origine géographique

Données archéologiques

Données anatomiques

Ancêtres du blé

Syndromes de domestication

La sélection variétale : forme de diversité

Les variétés cultivées de choux

2. La création de nouvelles variétés

1ers hybrides

Les techniques d'hybridation

1. Obtenir des lignées pures

2 Etapes majeures

Production de semences

2.Créer l'hybride performant

en vidéo...

2. La création de nouvelles variétés

Les techniques du génie génétique

1. techniques de transgenese : OGM

2. techniques d'édition génomique : CRISPR-Cas9

Le MGM:maïs génétiquement modfié

Etapes

Essais réussis

3. Palier aux conséquences délétères de la domestication

Conséquences génétiques

La vulnerabilité des plantes cultivées

Adapter les pratiques agricoles

Une biodiversité variétale à protéger

4. Les effets l’agriculture sur l’évolution humaine

Coévolution Homme Plantes cultivées

3. Les aliments riches en acides gras oméga 3

2.Les aliments riches en amidon

1.La diffusion de l'agriculture

Vidéos bilans ch 4

Histoire du mais

les plantes OGM

Production de céréales en volume au niveau mondial en 2022/2023, par type

Principe de l'Hybridation simple chez le mais

Elle consiste à croiser 2 parents aux caractères sélectionnés (sélection programmée) , en vue créer une variété hybride cumulant les 2 caractères d'intérêt. Cette technique nécessite de choisir des parents de lignées pures, avant de réaliser le croisement. -1ere étape : obtenir des plants de lignée pures : processus long (autofécondations) - 2eme étape : croiser les 2 plants ''purs'' sélectionnés pour obtenir l'hybride performant (allo-fécondation).

fécondation coisée

fécondation coisée

Une sélection empirique de caractères phénotypiques

Depuis la plus haute Antiquité, les agriculteurs trient et sélectionnent les plantes les plus performantes pour leur alimentation et celle de leurs animaux d'élevage. Cette sélection artificielle repose sur l'observation et le bon sens des hommes et s'est opérée et transmise de générations en génération , de façon empirique (sans connaissances génétiques ou autres) : chaque année les semences issues des meilleures plantes de l'année étaient repérées pour être semées l'année suivante (sélection massale ou phénotypique). Ce processus est long et modifie lentement les caractéristiques génétiques de la population initiale, sans jamais l'uniformiser. De plus il tend à diminuer la diversité génétique.

Modèle de sélection empirique

1. Obtenir des lignées pures

Ce procédé très long consiste à empêcher la fécondation croisée et imposer une autofécondation. Elle a pour objectif d'obtenir des lignées homozygotes pour les 2 gènes intéressants dans chaque plant ou lignée (''fixer les gènes d’intérêt''). Il faudra pratiquer plusieurs cycles d'auto-fecondations ofrcées pour obtenir de telles lignées.

Comparaison des plants entiers

TEOSINTE sauvage MAIS cultivé

2.Compléter le tableau de la comparaison morpho-anatomique des 2 espèces afin d'identifier le syndrome de domestication du Maïs cultivé . En indiquer leur intérêt face au défi majeur de nourrir l’ humanité.

2 essais réussis chez la Pomme de Terre (Solanacées)

glycoalcaloïdes: substances toxiques produites par la famille des Solanacées (PDT, tomates...)

variétés produisant moins d'alcaloides toxiques

inactivation du gène

variétés résistantes à un herbicide

ajout d'un gène de résistance

CRIScPR-Cas9

Petite histoire chronologique du Mais cultivé Zea mays

Essai réussi chez la tomate

2. hybridation des 2 plants de lignée pure

Elle nécessite la castration du plant mâle A (épi mâle) et le dépôt du pollen du plant B sur l’épi femelle du plant A. L'objectif est d'imposer la fécondation croisée pour créer une génération d' hybrides homogène (100 %) et hétérozygote .

On produit différents hybrides pour n'en commercialiser que les meilleurs, après de nombreux tests (nutritionnels, résistance aux maladies, longévité....

Comparaison des épis = inflorescences femelles

Mais cultivé Téosinte

La téosinte a un rachis souple qui permet aux grains de tomber au sol, la dissémination est ainsi facilitée.

Le rachis du maïs est gros et dur: les graines ne tombent pas.

2.Compléter le tableau de la comparaison des 2 espèces afin d'identifier le syndrome de domestication du Maïs cultivé . En indiquer leur intérêt face au défi majeur de nourrir l’ humanité.

La technique CRISPR-Cas9 : des ciseaux moléculaires au service de la création variétale

L'édition génomique est un processus utilisant des enzymes créant des coupures dans l'ADN au niveau de séquences spécifiques. Parmi les systèmes employés, CRISPR-Cas9 permet une grande précision en utilisant un ARN guide complémentaire de la séquence cible couplé à une enzyme. Sur la zone de coupure, les cellules réparent l'ADN, le plus souvent avec quelques erreurs, ce qui entraînent des mutations qui, au niveau d'un gène, conduisent généralement à son inactivation.

le complexe moléculaire Crispr-Cas9

Comparaison des grains, des réserves et de la dissémination

Les grains de Téosinte sont entourés d’une cupule = glumes soudées très résistantes. La désarticulation naturelle des grains du rachis permet à la plante de se disséminer naturellement. La cupule a un rôle protecteur des grains contre les nombreux parasites. Le grain ne contient que peu de réserves. Les grains de Maïs sont quasi nus et possèdent des glumes très réduites et souples (qui se coincent entre les dents lorsque l’on les mange ), et qui restent soudés au rachis à maturité , ce qui facilite la récolte par l'homme. Le grain de maïs est riche en réserves d'amidon (glucide complexe) au sein de son albumen qui entoure l'embryon.

Du chou sauvage aux variétés de choux cultivées

Dans chaque foyer de domestication, les hommes ont sélectionné des organes hypertrophiés selon les qualités nutritives apportées ou les pratiques culturales locales.

Origine des 4 variétés les plus répandues

Chiffres : nb de mutations constatées par rapport au chou sauvage

Les multiples sélections opérées ont donné naissances à des variétés cultivées de bonne qualité nutritive, et au gout plus doux et plus digestes. Mais l'homme a en même temps rendu ces variétés plus vulnérables face aux divers ravagheurs (chenilles, pieride du chou, pucerons, vers gris...)

l’origine des variétés de choux actuelles

Brassica OleraceaChou sauvage

Les variétés de choux actuelles proviennent toutes d'une même espèce sauvage : Brassica Oleracea.Cette plante au gout amer et à la digestion difficile, semblait peu prometteuse pour l'alimentation humaine . Elle a pourtant été sélectionnéee et optimiséé au cours des siècles , pour obtenir des plants adaptés aux besoins alimentaires humains

4 foyers principaux de domestication

Partie B

Evaluation de la communication et interprétation résultats

Schéma, dessin, tableau, graphique, capture écran... avec TITRE !

Rédiger une interprétation des résultats obtenus, ou compléter votre doc.

Étape spécifique à l’ORAL (sujets 1 en partie A et sujets 2 en partie B)

La conclusion reprend les résultats de l’interprétation de l’activité pratique ET de l’étape spécifique , en exerçant un esprit critique.

Évaluation de la conclusion

A la recherche de l’ancêtre supposé

Dans les années 1930, le généticien américain Beadle, prix Nobel de médecine en 1958, soutient l’hypothèse que le maïs a été domestiqué il y a 8000 ans par l’Homme au Mexique à partir d’une plante sauvage : la Téosinte, toujours actuelle.

Téosinte sauvage:

ll s'appuie sur des données botaniques, les 2 plants se ressemblants au niveaux de leur port, leurs feuilles et leurs inflorescences en épi et panicules. Il s'appuie aussi sur des traces archéologiques de maïs fossiles trouvées au sud du Mexique, dans la vallée de Tehuacan et à Guila Naquitz. Ces échantillons d'épis fossiles sont datés de – 6000 à – 4200 ans. Ils portent des caractères de la teosinte et du mais actuel. Dans la vallée de Balsas on a identifié des populations sauvages de téosinte. Par ailleurs leur caryotype est identique : 2n = 40, et ils peuvent s'hybrider .

1. Identifier l’ancêtre du mais cultivé et compléter dans le tableau TP1 act.1, les arguments qui valident l'hypothèse de Beadle.

Foyers de domestication des principales cultures

Dans les années 1920, le botaniste et généticien russe Nikolaï Vavilov précise les origines géographiques probables des plantes cultivées. Il part du raisonnement suivant : la zone d'origine d'une plante est probablement celle où poussent le plus grand nombre de variétés de celle-ci. Il cherche alors les lieux où l'on trouve simultanément le maximum de diversité sauvage et domestique des plus proches parents de la plante cultivée : il identifiera ainsi les principaux foyers de domestication de la planète. Depuis les travaux de Vavilov, beaucoup de foyers de domestication ont été précisés et datés par l'archéologie et les méthodes génétiques modernes.