Thème 2B – La plante domestiquée

Thème 2B – La plante domestiquée I – L’origine des espèces cultivées

Comment expliquer l'origine des espèces cultivées? On ne rencontre jamais les espèces cultivées dans les écosystèmes naturels. Comment expliquer l'origine des espèces cultivées? Blés cultivés (blé dur et blé tendre) Espèces sauvages proches Leurs fleurs sont regroupées par trois et rassemblées dans des épis; chaque fleur ne donne qu'un seul grain ; le grain est entouré par des glumelles qui tombent soit spontanément (grain nu), soit lors du battage des épis (grain vêtu).

les espèces sauvages les plus proches du blé cultivé sont toujours présentes au Proche-Orient.

Chaque espèce cultivée est issue de la modification par l'Homme d'espèces sauvages au cours d'un processus appelé domestication. le foyer de domestication est une région où l'on a découvert les plus anciennes formes cultivées de cette espèce et où l'on trouve actuellement des espèces sauvages proches de cette dernière.

L e syndrome de domestication : c’est l'ensemble des caractères qui distinguent une espèce cultivée des espèces sauvages proches. En quoi ce document permet d’expliquer que les espèces cultivées ne peuvent pas survivre à l’état sauvage.

L e syndrome de domestication : c’est l'ensemble des caractères qui distinguent une espèce cultivée des espèces sauvages proches. DOC. 4. Pour la forme sauvage, la protection des grains favorise leur survie, leur dissémination facilitée augmente les probabilités de rencontrer des conditions de milieu favorables à la germination et enfin leur maturation étalée augmente les probabilités de rencontrer des conditions météorologiques favorables. Tous ces caractères sont des atouts pour la plante et seront maintenus par sélection naturelle.

L e syndrome de domestication : c’est l'ensemble des caractères qui distinguent une espèce cultivée des espèces sauvages proches. A l’inverse, les blés seront plus faciles à cultiver si leur rachis est solide (moins de perte au moment de la récolte), les grains sont nus (la production de farine est facilitée) et la maturation des grains est synchrone (une seule récolte nécessaire). Les caractères favorables aux espèces cultivées ne sont pas favorables à leur vie en milieu naturel, ce qui explique qu’elles ne peuvent pas y survivre.

les grains de blé ont des tailles qui augmentent au cours du processus de domestication. Mobilisez vos acquis concernant l'évolution pour formuler une hypothèse sur le processus qui a permis à l'Homme de réaliser la domestication. L’action de sélection chez les espèces cultivées a été réalisée par l’homme (sélection artificielle) sur les phénotypes qui l’intéressaient.

Les espèces cultivées ont été sélectionnées artificiellement à partir des espèces sauvages dans des régions appelées foyers de domestication. Ce processus s’appelle domestication. Les caractères que l’Homme a sélectionnes sont ceux qui facilitent la culture, la récolte et l’utilisation de l’espèce cultivée. Chez le blé il s’agit de la solidité du rachis, de la nudité des grains, de la synchronisation de la maturation et de la taille des grains.

II – Les bases génétiques de la domestication

Doc 1 p 244 Identifiez trois modifications génétiques spontanées survenues dans l'histoire des blés cultivés. Dans l’histoire des blés cultives, il y a eu des événements - d’hybridation, des doublements accidentels de chromosomes et des mutations (ici sur le gène Q).

Un exemple de sélection phénotypique. Durant fort longtemps, les agriculteurs ont, volontairement ou non, sélectionné des caractères phénotypiques qui leur étaient utiles en pratiquant la sélection phénotypique. Cette méthode, utilisée jusqu'au 19e siècle par tous les agriculteurs, a permis de faire évoluer empiriquement (sans connaissances en génétique) les espèces cultivées pour de nombreux caractères.

Les caractéristiques phénotypiques distinguant une espèce cultivée des espèces sauvages proches sont associées à certains allèles de quelques gènes. En favorisant la reproduction des individus porteurs de ces allèles, ce dernier a pu augmenter leur fréquence (et celle des caractères phénotypiques associés) d'une génération à la suivante.

III – La sélection variétale La domestication est le résultat de la sélection par l'Homme d'individus portant des allèles conférant certains caractères phénotypiques. Cette sélection s'est poursuivie après la domestication, à l'origine des différentes variétés de chaque espèce cultivée. Comment la sélection des différentes variétés s'est-elle déroulée ?

Doc 1 p 246 A – L’exemple du maïs

Doc 2 p 246 les variétés de maïs les plus proches phylogénétiquement sont aussi les plus proches géographiquement Ainsi, c’est a partir d’une variété de maïs du sud du Mexique que les variétés des iles Caraïbes ont été sélectionnées. Bilan : après un événement unique de domestication du maïs qui a eu lieu au centre du Mexique à - 7 000 ans, des variétés cultivées différentes ont été sélectionnées de proche en proche.

B – L’exemple du chou

DOC 5. Chez les choux, la sélection a porté selon la région sur des organes différents dont on a sélectionné l’hypertrophie : inflorescence pour le chou-fleur, bourgeons axillaires pour les choux de Bruxelles… Parallèlement et de façon plus ou moins involontaire, on a également sélectionné des préférences culturales ou des qualités nutritionnelles propres a chacune de ces variétés.

EN CONCLUSION A partir d’espèces domestiquées, la sélection artificielle exercée par l’Homme peut se poursuivre. On peut ainsi pour une même espèce domestiquée avoir de nombreuses variétés qui présentent des caractéristiques (culturales, nutritionnelles…) différentes. Ces différentes variétés peuvent être adaptées à des climats différents (cas des maïs) ou avoir des propriétés nutritionnelles ou des conditions de cultures diverses (cas des choux). Elles sont le produit pour ces variétés anciennes de l’histoire agricole locale.

IV – Techniques de croisement et biodiversité cultivée Des débuts de la domestication à nos jours, la sélection variétale effectuée par l'Homme a été à l'origine d'une riche diversité de plantes cultivées à travers le monde. Cette diversité définit la biodiversité cultivée. Quel est l'état actuel de la biodiversité des plantes cultivées ?

IV – Techniques de croisement et biodiversité cultivée

Croisement initial Comment obtenir des pommes les plus proches possible de la variété « élite » initiale, avec la résistance à la tavelure en plus ?

on a effectué une succession de croisements en retour avec des variétés « élite »…

…suivis de cycles de sélections .

Lors de la dernière phase de croisement 313 pommiers ont germé, 65 étaient résistants à la tavelure sur les feuilles et ont subi les sélections supplémentaires 9 ont été conservés et ont fleuri. Un seul a passé le nouveau cycle de sélections. il est à l'origine de la variété ariane.

La biodiversité cultivée est en forte réduction depuis quelques décennies, notamment parce que les variétés cultivées aujourd’hui sont peu nombreuses. Pourtant cette biodiversité cultivée, notamment pour les variétés anciennes, est une source importante de caractères potentiellement utiles qui, par croisement, peuvent être à l’origine de la formation de nouvelles variétés intéressantes.

V – Génie génétique et plantes cultivées En pratiquant des croisements, les agronomes peuvent obtenir de nouvelles variétés. Mais ces techniques sont longues et fastidieuses. La transgénèse, qui implique les outils du génie génétique, permet de créer beaucoup plus rapidement de nouvelles variétés. Comment la transgénèse permet-elle de créer de nouvelles variétés de plantes? Une animation pour le maïs BT (OGM)

La transgénèse est une technique permettant l’introduction d’un gène d’une espèce dans le génome d’une autre espèce.

Pour cela il est possible d’utiliser une bactérie du genre Agrobacterium. Cette bactérie possède un plasmide (fragment d’ADN circulaire) avec lequel elle infecte naturellement les cellules végétales. En modifiant ce plasmide et en y insérant le gène d’intérêt (transgène) et un gène de sélection (résistance à un antibiotique, la kanamycine, par exemple) on réalise un plasmide dit recombinant.

La transgénèse végétale est pratiquée sur des cals (amas de cellules végétales indifférenciées obtenus par multiplication in vitro de cellules de la plante dont on veut modifier le génome).

Apres mise en contact des bactéries Agrobacterium recombinantes avec les cellules végétales, le plasmide est transféré. On sélectionne alors les cellules végétales ayant intégré le plasmide : elles se développent sur un milieu contenant de la kanamycine. Elles ont donc également acquis le gène d’intérêt . L’un des avantages de la transgénèse est sa rapidité de mise en œuvre.

DOC. 4. Le Mais BT, le Colza « Round up ready «  présente des avantages pour les agriculteurs principalement. La tomate « Mac Gregor » est surtout intéressante pour le distributeur et le commerçant. En revanche le riz doré présente des avantages pour le consommateur.

OGM Inconvénients

EN CONCLUSION. Les OGM ont des avantages qui varient selon les espèces concernées et les OGM produits. Certains OGM vont limiter l’usage des insecticides (cas du mais BT) ou permettre d’utiliser les herbicides de façon plus efficace car la plante cultivée y est elle-même résistante (Colza « Round up ready »). La tomate « Mac Gregor » facilite le transport et la conservation. Les avantages sont donc variables selon les OGM concernés et les bénéficiaires peuvent être les agriculteurs, les distributeurs ou les consommateurs. En ce qui concerne les risques, ils sont liés a la capacité de ces OGM à s’hybrider avec des espèces sauvages, propageant ainsi des transgènes qui peuvent poser problèmes ensuite (cas des résistances aux herbicides). Par ailleurs, les semences OGM sont la propriété des entreprises qui les ont mis au point et doivent être rachetées chaque année, rendant ainsi les agriculteurs dépendant de leur fournisseur.