De la plante sauvage à la plante domestiquée

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bois » (le chêne, le marronnier...). Bouton Floral II- Prélèvement et distribution de matière : Les surfaces d'échanges végétales ont une ampleur de l'ordre de 100 à 1000 fois plus vaste que celles des animaux (20 à 150 cm².g-¹ chez les végétaux contre 0,02 cm².g-¹ chez l'humain). Ces vastes surfaces d'échanges permettent de capter une importante quantité de ressources (eau, ions du sol, lumière, gaz) afin de compenser les contraintes de la vie fixée. Fleur Entre-ncoud Tige Racine primaire Radicelle Appareil Resinaire Titre : Schéma de la structure d'une plante. Apparell Aerien o Néanmoins, chez la plupart des plantes sauvages, l'observation des racines montrent une absence totale de poils absorbants, remplacés par un manchon jaune/orangé autour des racines les plus fines. Il s'agit des mycorhizes²: ce sont des associations entre des champignons du sol et les racines des végétaux. Il y a bénéfice réciproque pour les deux partenaires : le champignon absorbe l'eau très efficacement et en donne une grande partie à la plante tandis que la plante produit la matière organique qu'elle retourne au champignon : c'est une symbiose. NB : il existe de nombreux types mycorhiziens observables. ¹ Les plantes regroupent notamment les plantes à fleurs (Angiospermes), les Gymnospermes (sapins, pins) et les fougères. 2 Organes racinaires des plantes associant des champignons et impliqués dans la nutrition. Pour ce qui est des feuilles, celles-ci présentent un rapport surface/volume très fort: la surface est maximale et le volume est minimal grâce à une structure plate. Des coupes transversales de feuilles de végétaux montrent : - un épiderme supérieur formé d'une seule couche de cellules non chlorophylliennes, parfois recouvert d'une couche cireuse (protectrice), la cuticule, peu perméable aux échanges de gaz ou de solutions ; - un parenchyme chlorophyllien palissadique constitué de cellules riches en chloroplastes, aux parois minces et aux vacuoles bien développées : c'est la zone principale de capture de l'énergie lumineuse ; - un parenchyme chlorophyllien lacuneux dans lequel les cellules sont disjointes (méats): c'est une surface d'échange où la capture de l'énergie lumineuse est moindre mais où la capture du CO₂ est très forte; - un épiderme inférieur, non chlorophylliens, recouvert de cires et régulièrement interrompu par des perforations : les stomates3. Épiderme supérieur Chloroplaste Parenchyme palissadique : lieu de la photosynthèse Parenchyme lacuneux : lieu des échanges gazeux Chambre sous-stomatique Épiderme inférieur Stomate Enfin, l'eau et les sels minéraux absorbés dans le sol circulent dans des tissus conducteurs spécialisés (xylème) sous forme de sève brute très riche en eau et pauvre en matière organique. Ces éléments nutritifs associés au CO₂ absorbé par les feuilles permettent à ces dernières de réaliser la synthèse de matière organique en utilisant l'énergie lumineuse (photosynthèse). ORAB La sève élaborée permet la redistribution à tous les organes de la plante de cette matière organique (principalement des glucides). Elle circule dans un tissu conducteur spécialisé : le phloème. 3 Structures qui régulent les échanges gazeux au niveau des feuilles. 4 Phénomène de formation d'organes ou de cellules aux fonctions variées. 5 Formation des organes de la plante. CO₂ Lumière Photosynthèse Ces-derniers permettent les échanges gazeux entre l'atmosphère et le milieu intérieur de la plante (entrée de CO₂, sortie d'O₂ et évaporation d'eau H₂O). Les stomates sont formés par deux cellules de garde (chlorophylliennes) entourant un orifice appelé ostiole. L'ouverture de l'ostiole est variable et peut être contrôlée. Ils s'ouvrent à la lumière et se ferment à l'obscurité ou lors de fortes chaleurs. Les stomates sont présents principalement sur les faces inférieures des feuilles afin de réaliser une économie d'eau. co, feuille adulte III- Croissance et différenciation chez les plantes : Le développement d'une plante associe multiplication cellulaire, croissance et différenciation4 (formation de nouveaux types cellulaires et organogenèse5). La multiplication cellulaire est localisée au niveau de structures spécialisées : les méristèmes. On distingue notamment deux méristèmes apicaux : à l'extrémité des racines et à l'extrémité des tiges. Le méristème apical de la tige met en place des structures répétitives, les phytomères, constitués chacun d'un fragment de tige, d'une ou plusieurs feuilles et d'un bourgeon axillaire. (H₂O Lumière Photosynthèse Sucre 0₂ Flux de sève L élaborée Bourgeon apical Phytomere -Atmosphère interne Surface d'échange de la chambre sous-stomatique jeunes feuilles en croissance tige fruit en développement Flux de séve brute -Ebauche foliare Meristeme caulinaire Feuille -Bourgeon axillaine Tige Apex racinaire L'élongation, responsable de la croissance, est localisée dans des zones spécifiques où la longueur des cellules augmente sans multiplication cellulaire. On distinguera donc deux types de croissances : la mérèse, qui se fait en partie par division active des cellules méristématiques, et l'auxèse, qui s'effectue par un mécanisme d'élongation cellulaire. IV-Le contrôle du développement d'une plante: Des plantes identiques placées dans des milieux différents vont présenter des phénotypes différents (forme, taille, port). Le développement végétal est donc influencé par les conditions du milieu : lumière, humidité, vent, gravité... etc. La modulation de la croissance permet d'optimiser le prélèvement des ressources. Par exemple, le phototropisme6 permet d'augmenter l'exposition à la lumière et rend la photosynthèse plus efficace. Les tropismes sont donc des adaptations fonctionnelles à la vie fixée. La croissance est modulée par la production d'hormones végétales (ou phytohormones) comme l'auxine, qui contrôlent le développement de la plante (croissance et différenciation). Des surfaces d'échanges épiderme H,0 co₂ eau poil absorbant Feuilles énergie lumineuse photosynthèse 0, stomate phloème Phloème circulation de la seve élaborée Racines L'organisation fonctionnelle des plantes à fleurs Vers les lieux de consommation et de stockage de la matière organique xylème symbioses myrorhizes et nodosites xyleme Des circulations de matière vers les lieux de synthèse de la matière organique 6 Croissance orientée vers la lumière. Xyleme circulation de la seve brute Depuis les lieux de prelevement de la matière minérale bourgeon terminal- fleur racine apex racinare - tige Un développement adapté au milieu de vie et à un environnement variable feuille atmosphère Focteurs du milieu lumière vent humidité Croissance . division cellulaire au niveau du méristeme • elongation cellulaire Différenciation cellulaire Mise en place de phytomères Croissance hormones 1phytomère Facteurs du milieu disponibilité en eau nutriments contraintes mécaniques . division cellulaire hormones • elongation cellulaire (2) Différenciation cellulaire au niveau du méristème hormones hormones PARTIE 3: De la plante sauvage à la plante domestiquée : Chapitre n°2 : La plante, productrice de matière organique : I- Le fonctionnement général de la photosynthèse : La photosynthèse est constituée de deux phases complémentaires et simultanées, mais présentant des caractéristiques différentes. Équation bilan : 6H₂0 + 6C0₂ Phase photochimique ou « phase claire >> Celle-ci dépend de l'intensité lumineuse et ne dépend pas de la température. L'expérience de Ruben et Kamen a permis de montrer que les plantes chlorophylliennes effectuent à la lumière une transformation chimique appelée photolyse de l'eau7. Cette transformation se produit dans les chloroplastes grâce à l'énergie lumineuse captée par les pigments photosynthétiques. Elle est modélisée par l'équation suivante : énergie lumineuse 2 H₂0 PHOTOSYNTHÈSE 2H₂0 O₂ + 4H+ + 4e¯ Il s'agit d'une réaction d'oxydation car l'eau y perd des électrons. Ces derniers sont captés par des molécules appelées coenzymes, qui passent de l'état oxydé à l'état réduit. Au cours de ce même processus, de l'ATP (Adénosine Triphosphate) est produit. Les coenzymes réduits et l'ATP, produits grâce à la lumière et aux électrons fournis par l'eau, sont une source d'énergie chimique utilisable par la cellule chlorophyllienne, notamment lors de la seconde phase de la photosynthèse. Lumière Pigments chlorophylliens 0₂ + énergie lumineuse Production d'ATP 7 Destruction (lyse) de l'eau par la lumière. ↑ Coenzymes oxydés Coenzymes réduits Chloroplaste 602 + C6H12O6 (glucose) Phase non photochimique ou « phase sombre >> Celle-ci dépend de la température et de la concentration en CO₂. De nombreuses années ont été nécessaires pour découvrir la suite des réactions permettant la synthèse des glucides à partir du CO₂ atmosphérique (on parle de « réduction du CO₂ »). Ces réactions forment le cycle de Calvin- Benson. La fixation du dioxyde de carbone sur une molécule de RuBP (ribulose diphosphate), de formule brute C5H₁2011 P2, est réalisée par une enzyme: la Rubisco. Le produit de cette réaction est l'APG (acide phosphoglycérique), de formule brute C3H,O,P, qui grâce à l'énergie apportée par la phase claire de la photosynthèse est converti en sucres à trois carbones phosphorylés : les trioses phosphates (glucoses, lipides et protéines). Issus de la phase daire ATP Cytoplasme w + sels minéraux Coenzymes réduits CO₂ Énergie Protéines Ribulose diphosphate Rubisco Lipides CHLOROPLASTE Acide phosphoglycérique Cycle de Calvin-Benson Triose phosphate - Amidon Glucides (amidon, sacharrose) II- Chloroplastes et pigments photosynthétiques : L'activité photosynthétique est liée à l'absorption de certaines longueurs d'ondes de la lumière visible par des pigments chlorophylliens ou « photosynthétiques » localisés dans les chloroplastes. Thylakoide Ces derniers sont des organites à double membrane qui contiennent des filaments: les thylakoïdes (granaires et inter- granaires). Ces thylakoïdes, au sein desquels s'effectue la photolyse Membrane de l'eau, contiennent des pigments et ménagent deux compartiments : externe le lumen (dans le thylakoïde); le stroma (dans le chloroplaste mais en dehors du thylakoïde). ADN les flavonoïdes (flavones et anthocyanes): jaunes à orangées et violettes à bleues. Intérieur d'un thylakoide Un pigment est une substance qui absorbe certaines longueurs d'ondes de la lumière et renvoie les autres (donnant une sensation de couleur). On peut identifier les différents pigments par une chromatographie qui sépare les molécules en fonction de leur affinité pour le solvant (solvant organique qui solubilise les molécules selon leur caractère hydrophobe). Les pigments sont donc lipophiles (cohérent avec le fait d'être placés dans des membranes biologiques). La chromatographie montre que les pigments photosynthétiques présents dans les chloroplastes et permettant le captage de l'énergie lumineuse sont : • la chlorophylle b (vert pomme); • la chlorophylle a (vertes émeraude); les caroténoïdes (lycopène, carotène et xanthophylle) : rouges, orangés et jaunes ; 100- 8 Polymère de glucose, synthétisé grâce à une enzyme : la cellulose synthétase. 9 Polymère de dérivés d'acides aminés hydrophobe et rigide. Globule lipidique Absorption par les pigments séparés (%) 60 • la celluloses : fibre résistante mais souple qui est présente autour des cellules en croissance (cellule en division et en élongation) et qui s'agrandit avec le volume cellulaire ; Granum Stroma 400 la lignine⁹ : elle s'accumule dans les cellules plus âgées et rigidifie la paroi ce qui contribue au soutien. Elle a aussi des propriétés imperméabilisantes (facilitation du transfert de l'eau dans un conduit hydrophobe). De plus, la lignine peut s'accumuler pour former des cernes et épaissir les tiges et ainsi former du bois (et un tronc). Membrane interne اسلام 80 μm Chlorophylle a Chlorophylle b -Carotenoides Activité photosynthétique (%) Enfin, l'efficacité de la photosynthèse dépend de la qualité (longueur d'onde) de la lumière. On remarque que la photosynthèse est active à 400 nm (bleu) et à 650/700 nm (rouge) (voir ci-dessus). Ces longueurs d'ondes sont absorbées par les pigments photosynthétiques, le reste est renvoyé, voilà pourquoi les feuilles sont vertes. III- Produits de la photosynthèse, croissance de la plante et constitution de réserves : Les produits de la photosynthèse peuvent être transformés en molécules plus pérennes utilisées par toutes les cellules de la plante, notamment pour constituer leur paroi et ainsi participer à la croissance et au port des plantes; on aura par exemple : Longeur d'onde (nm) 100 Paroi riche en lignine Lorsque la production de glucose est importante, celui-ci est stocké soit dans la cellule, soit dans des réserves spécifiques telles que les graines. L'excédent peut également être transformé en d'autres molécules comme du saccharose, contenu dans les fruits et légumes (cerise, prune, betterave...) ou la canne à sucre, des lipides, contenus dans les noix (noisette, amande, noix de pécan...), des protéines, contenues dans certaines graines (soja, graine de courge, haricot rouge...) ou encore de l'amidon, contenu dans les tubercules (pomme de terre, patate douce, manioc...). IV-Produits de la photosynthèse et interactions avec les autres espèces : Les molécules produites par les plantes jouent un rôle important dans leurs interactions avec les autres organismes de leur environnement. Ainsi, les tanins ¹0 jouent un rôle dans la défense contre les champignons ou les animaux herbivores: on parle d'interactions compétitives. D'autres molécules, comme les anthocyanes, donnent notamment leurs couleurs aux fleurs. Ces couleurs peuvent être informatives pour les pollinisateurs : on parle d'interactions mutualistes. Énergie lumineuse H₂O Oxydation (photolyse de l'eau) Photosynthèse dans les chloroplastes CO₂ Réduction Pigments chlorophylliens 0₂ Glucose Sucres solubles Sève élaborée Graines et fruits Circulation des produits de la photosynthèse Croissance de la plante Dépôts de cellulose dans la paroi des cellules Bulbes, rhizomes et tubercules Réserves assurant la reproduction et la résistance aux conditions défavorables Stockage de la matière organique enzymes variées cellulose Interactions mutualistes Pollinisateurs Anthocyanes Interactions antagonistes Phytophages Tanins Port de la plante Dépôts de lignine dans la paroi des cellules Tissu de soutien Bois Sucres solubles amidon lignine Production de nombreux métabolites dans les organes tanins anthocyanes 10 Polyphénols ayant des fonctions répulsives; peuvent être toxiques à haute dose. PARTIE 3: De la plante sauvage à la plante domestiquée : Chapitre n°3: Reproduction des plantes, entre vie fixée et mobilité : I- La reproduction asexuée : La reproduction asexuée consiste à multiplier les plantes à l'identique par des fragments ou des structures spécifiques, produisant ainsi des clones de la plante mère. Ce mode de reproduction, très efficace et adapté à la vie fixée, ne nécessite donc pas de produire des gamètes et facilite la reproduction. Néanmoins, il produit des individus génétiquement identiques, les clones, pouvant être sensibles à une maladie et ne permettant ainsi pas l'apparition d'avantages sélectifs. La formation d'un plant fils repose sur la capacité d'une partie du végétal à produire des structures qui ne sont pas présentes habituellement (par exemple, des racines sur des tiges : on parle de << racines adventives »). Cette capacité repose sur la dédifférenciation des cellules de tige et leur transformation en cellules de racine. Les cellules végétales ont donc la capacité de former de nouveaux types cellulaires : on parle de totipotence. Les humains peuvent utiliser la capacité des plantes à se multiplier au travers de plusieurs techniques : on parle par exemple de bouturage lorsque la plante reforme un individu à partir d'un fragment qui a été séparé de la plante mère (bouture de rosier, fragmentation de l'Élodée...). Le marcottage correspond quant à lui à la production d'un nouvel individu qui reste fixé au pied mère temporairement ou non (marcottage de la vigne et de nombre uses plantes de type << liane >>). Enfin, comme dit initialement, la reproduction asexuée peut aussi être réalisée via des structures spécialisées telles que : - les stolons: tiges courant sur le sol et formant de nouveaux plants (fraisier) ; - les drageons: racines permettant le marcottage (framboisier, peuplier, saule); - les rhizomes : racines épaissies qui se fragmentent facilement ; - les bulbes: structures à écailles (feuilles modifiées) permettant de former des réserver mais aussi donnant protection et capacité de multiplication (oignon, ail, tulipe); - les tubercules : structures de réserve qui permettent de former de nouveaux plants. Ils proviennent de la tige (pomme de terre), des racines (carotte) ou de l'hypocotyle, jonction entre les deux (radis). II- La fleur : organe de la reproduction sexuée : La reproduction sexuée chez les angiospermes est réalisée grâce à un organe spécialisé : la fleur. Les fleurs possèdent des pièces organisées de façon concentrique en verticilles : des sépales et des pétales (pièces stériles), des étamines portant le pollen (contenant les gamètes mâles) et un pistil constitué d'un ovaire, un style et un stigmate. L'ovaire contient les ovules où se trouvent les gamètes femelles. étamine anthère- filet Nouvelles pousses pétale pédoncule floral- nouveau pied de fraisier CANDE stigmate style -ovaire ovule stolon sépale SOL pistil Stigmate Tube pollinique- en germination Style- Ovaire Gamète mále LOLA Grain de pollen Tube pollinique Ovule Gamète femelle La fleur est le siège de la fécondation. Pour cela, le pollen est déposé sur le stigmate. Il germe et produit un tube pollinique qui progresse dans le style et rejoint l'ovaire. Le tube pollinique contient les gamètes mâles et va féconder les gamètes femelles présents dans l'ovule. Les tissus de l'ovaire vont alors se transformer pour produire le fruit ou la graine. La grande majorité des fleurs sont hermaphrodites (≈ 70%). C'est une adaptation qui permet l'autofécondation et facilite la reproduction en limitant l'aléa de la recherche de partenaire. Cependant, il est rare qu'une plante puisse se féconder elle-même. Chez certaines espèces, les étamines et le stigmate ne sont pas à maturité en même temps et/ou sont décalés spatialement. Chez d'autres plantes, il existe des mécanismes appelés « auto-incompatibilité déterminés génétiquement, qui empêchent selon différentes modalités la rencontre des gamètes. D'autre part, certaines fleurs sont soit mâles (pas de pistil) soit femelles (pas d'étamines). Dans ce cas, les plantes sont soit monoïques (fleurs mâles et fleurs femelles sur le même pied comme le maïs) soit dioïques (plantes mâles et plantes femelles comme le châtaignier, le kiwi...etc.). L'intérêt de ces blocages est de favoriser la fécondation croisée et la diversification génétique des descendants, permettant une meilleure résistance aux changements, c'est-à-dire la sélection naturelle. III- Le transport du pollen: La fécondation impose le transport du pollen par des agents pollinisateurs : le vent (anémogamie); l'eau (hydrogamie); les animaux (zoogamie) pour plus de 90% des angiospermes et particulièrement des insectes (entomogamie). Les abeilles, les papillons ou encore les mouches sont attirés par le nectar, les pétales colorés, les signaux olfactif et parfois des structures mimétiques. Entre les plantes et les insectes, les partenaires tirent profit mutuellement de l'interaction : on parle de mutualisme (moins étroit qu'une symbiose car l'association n'est pas stricte et irréversible). Dans certains cas, les structures florales dénotent une relation très étroite entre la fleur et son pollinisateur. Ces relations se sont construites au cours de l'évolution : il y a une influence mutuelle entre la structure de la fleur et son pollinisateur, ce qui aboutit à une coévolution. C'est pourquoi de nombreuses plantes sont dépendantes d'un seul insecte pour leur pollinisation. IV-Graines et fruits ; formation et dissémination : Après la fécondation, la fleur est transformée en fruit. Les sépales, pétales et étamines fanent et seront détruits tandis que le pistil (généralement l'ovaire) se transforme en fruit. Les ovules contenus dans l'ovaire vont se transformer en graines. Ces graines contiennent l'embryon qui permettra de reformer une plante entière lors de la germination. stigmate -ovaire - ovule graine Il existe une très grande diversité de fruits, dont la morphologie reflète le mode de dissémination. Celle-ci peut reposer sur un transport par le vent (anémochorie), par l'eau (hydrochorie) ou par des animaux, qui les consomment (endozoochorie), les accumulent ou les transportent sur leur pelage (epizoochorie). Ces nombreuses adaptations sont à l'origine du succès évolutif des angiospermes et permettent des interactions mutualistes essentielles au sein des écosystèmes. V- Germination et mobilisation des réserves de la graine : Une graine comporte un embryon, des réserves et un tégument protecteur. Très déshydratée, elle peut survivre très longtemps sous cette forme si les conditions de germination ne sont pas réunies: la graine est en état de dormance¹¹. Lorsque les conditions sont meilleures, les graines vont les percevoir (température, durée du jour...etc.), ce qui va permettre la levée de dormance. Il y a alors hydratation de la graine, ce qui stimule, par le biais d'hormones, l'activité enzymatique nécessaire à la mobilisation des réserves et à la formation de la jeune plantule. Une reproduction sexuée assurée par la fleur Pollinisation par les insectes La plante présente des signaux attractifs • visuels (couleurs, formes) • chimiques (odeurs, phéromones) trophiques (nectar, pollen) L'animal présente aussi des adaptations favorisant le repérage des fleurs, la collecte et le transport du pollen Une coévolution entre plante et animaux pour disperser pollen et graines colonisation de nouveaux territoires nouvelle plantule fleur A germination de la graine utilisant ses réserves pollen fécondation croisée fleur B 8 2,5 mm Dispersion des fruits et des graines • vent, eau • animaux • dispositifs spécifiques Cotyledons riches en réserves Pollinisation par le vent étamines -pistil ovule -Tégument graine fruit Feuilles embryonnaires Hypocotyle -Radicule Embryon Fécondation ressources nutritives attractives pour les animaux ¹¹ État d'une graine ne pouvant germer si les conditions environnementales ne sont pas réunies. L'ensemble des cellules et des réactions métaboliques sont alors inhibées pour éviter une reprise trop précoce. PARTIE 3: De la plante sauvage à la plante domestiquée : Chapitre n°4 : La domestication des plantes : I- Des plantes sauvages aux plantes cultivées : La recherche des origines d'espèces végétales cultivées comme le maïs, le riz ou le blé montre que celles-ci possèdent chacune un « ancêtre sauvage ». Les graines des plantes intéressantes ont été sélectionnées de manière empirique (sans comprendre d'où proviennent les changements) par l'Homme, principalement par sélection visuelle (stature de la plante, taille des grains...). On parle de sélection massale dont le but est d'améliorer la valeur moyenne ou gain. Il s'agit donc de produire davantage pour obtenir plus de ressources. L'ensemble des modifications phénotypiques spécifiques des plantes domestiquées ¹2 par rapport aux plantes sauvages¹3 est appelé « syndrome de domestication >>. Cependant, les différences génétiques restent assez modérées chez la plupart des plantes cultivées qui sont souvent encore interfécondes avec l'ancêtre supposé. C'est notamment le cas entre le maïs et la téosinte mais aussi avec les variétés de carotte. Une espèce cultivée présente souvent de nombreuses variétés (forme de biodiversité). Cette diversité résulte de mutations dans des gènes particuliers mais généralement peu nombreux. Malgré la présence de variété, il y a quand même une réduction de la biodiversité spécifique (de l'espèce): les plantes sont plus semblables (sélectionnées), leurs cycles sont plus homogènes de façon à être rentables pour l'Homme. II- La diversité des plantes cultivées : Au fil des années, la sélection de ces variétés de plantes et l'absence de reproduction avec la variété ancestrale ont contribué à modifier lentement le génotype et le phénotype. Diversité nucléotidi 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 ●Forme sauvage *** Soja 0 Forme domestiquée Riz 10 cm Tomate Concombre Carotte cultivée Mais Pastèque 12 Espèce végétale propre à la consommation et cultivée par les humains. 13 Plante vivant dans la nature indépendamment des humains. 14 Interaction à bénéfice mutuel. Ce type d'interaction exerce des pressions de sélection réciproques. Pomme de terre On parle de sélection artificielle : elle est réalisée par l'Homme et ne conserve pas nécessairement des caractères avantageux pour la plante. Ceci pose de nombreux problèmes en regard du développement de maladies et/ou de la prolifération des bioagresseurs (champignons, insectes...) qui se sont adaptés. Cette perte de biodiversité dans l'espèce cultivée rend la plante mal adaptée à la vie sauvage et nécessite une action permanente de l'Homme pour maintenir ces espèces. Il y a donc un mutualisme¹4 entre l'Homme et les plantes domestiquée : cet échange réciproque permet à la plante de se développer et à l'Homme d'obtenir des ressources (principalement alimentaires). III- La mise au point de nouvelles variétés : De nombreuses nouvelles variétés ont été mises au point depuis les débuts de la domestication et ce travail est toujours très actif. Il a pour objectif d'obtenir de nouveaux caractères intéressants : résistance aux maladies infectieuses végétales, amélioration de la qualité nutritionnelle ou industrielle, meilleure conservation... etc. une Pour obtenir les plante stable, sélectionneurs ont alors réalisé des séries d'autofécondation couplés à des tris des plantes produites. En une dizaine de générations, ils ont obtenu des lignées pures (variétés lignées) qui sont génétiquement homogènes et stables. Ainsi, ces variétés peuvent être commercialisées. Néanmoins, certaines plantes sont affaiblies par la forte homozygotie de leur génome. Des croisements entre lignées pures distinctes permettent de retrouver des plantes vigoureuses, phénomène qui a été décrit comme la << vigueur hybride >> ou << hétérosis »>. Variété tolérante à la sécheresse Marqueur moléculaire encadrant la zone d'intérêt Zone d'intérêt COD OULD A1 paire de chromosomes nº1 du génome A Première génération d'individus hétérozygotes Deuxième génération fort Les rétrocroisements successifs avec le parent à rendement permettent d'éliminer progressivement dans la descendance les portions du génome sans intérêt agronomique du parent tolérant à la sécheresse. CO X CXXO A1 Étapes répétées plusieurs fois Également, au début du XXe siècle, les chercheurs ont réussi à développer des milieux de culture permettant de faire pousser des plantes. Grâce à différentes hormones végétales, il est même possible de reformer une plante entière à partir de quelques cellules. Ceci permet de reproduire des lignées à l'identique sans passer par une étape de reproduction sexuée. La culture in vitro est parfois utile pour sauver des plantes attaquées par des parasites. IXO X X XXD Marqueur moléculaire B de la variété «élite»> XXL A1 Brassage intrachromosomique avec crossing-over GOOD CALD A1 Variété élite à fort rendement et sensible à la sécheresse Rétro-croisement avec la variété élite» CIDED Rétro-croisement avec la variété «élite» Sélection des individus de la descendance avec les marqueurs-et- Sélection des individus à l'aide des marqueurs moléculaires-et- fleurs mâles (grains de pollen) Obtention d'une variété à fort rendement et tolérante à la sécheresse pollinisation fleurs femelles (ovules) 220 33 ک کرد LIGNÉE PURE FIXÉE Plantes génétiquement très diversifiées 0% d'homozygotie Plantes 1 génération 50% d'homozygotie Plantes 2° génération 75% d'homozygotie Plantes 3° génération 87,5% d'homozygotie Auto-fécondation jusqu'à 7 générations Dans le même temps, les chercheurs ont tenté d'identifier des gènes intéressants au sein des plantes cultivées. Pour cela, ils ont réalisé des expériences de mutagenèse¹5 et ont identifié les gènes affectés. Ceci permet d'obtenir des variétés présentant des caractères nouveaux. Afin d'accélérer la création de nouvelles variétés, les sélectionneurs utilisent aussi en routine le génotypage et la sélection assistée par marqueurs. Cette technique utilise des marqueurs génétiques facilement identifiables avant même que les plantes grandissent. Ils sont associés à des zones chromosomiques définissant des caractères d'intérêt et on peut tester facilement au niveau moléculaire si tel ou tel individu possède ces marqueurs. Ci-contre un exemple explicatif. 15 Ensemble de techniques destinées à obtenir des mutations génétiques chez un organisme vivant. Contrairement à la transgénèse, qui insère dans le génome d'un organisme un gène d'une autre espèce, la mutagénèse consiste à provoquer des mutations internes à l'organisme. IV-Les enjeux autour des plantes cultivés : En un siècle, les progrès scientifiques ont permis d'obtenir des plantes toujours plus productives et des moyens de culture plus sophistiqués (tracteurs, moissonneuses...). Le rôle majeur des plantes domestiques est donc évident : nourrir les Hommes. Néanmoins, la biodiversité des plantes cultivées a fortement diminué pour se concentrer sur les variétés les plus productives. Même si l'utilisation d'OGM (fruits du génie génétique et notamment de la transgénèse) permet de limiter l'action des bioagresseurs de façon ciblée et d'éviter l'emploi d'intrants (pesticides, fongicides...) dont l'action est plus aléatoire (dispersion, action sur de nombreux êtres vivants, pollution... etc.), en terme environnemental, ces-derniers pourraient représenter des conséquences plus graves, comme l'altération de la biodiversité (bioagresseurs en déclin) ou la diffusion des transgènes à d'autres espèces (transfert horizontaux de gènes vers d'autres plantes, vers des bactéries...). De plus, les OGM pourraient constituer une pression de sélection favorisant l'apparition d'êtres vivants résistants (bioagresseurs résistants).