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Activité 3 : Hybridation suivie de polyploïdisation - Exemple du blé

La plupart des plantes et des animaux ont deux jeux de chromosomes dans leurs cellules, on les appelle diploïdes. Dans certaines conditions, ce nombre de jeux

de chromosomes peut être augmenté par agrégation des génomes au cours de croisements entre espèces, on parle alors d'espèces polyploïdes. La polyploïdie joue

un rôle très important dans l'évolution des plantes et constitue un mécanisme de diversification et de création de variabilité génétique. La majorité des plantes, y

compris les plantes cultivées sont des polyploïdes : le colza, le blé, le cotonnier, le tabac... D'autres, comme le chou ou le maïs dérivent d'ancêtres polyploïdes.

Les raisons du "succès" de la polyploïdie chez les plantes ne sont pas élucidées. Par ailleurs la polyploïdie est propice à des réarrangements chromosomiques

importants dont les chercheurs connaissent très peu les bases moléculaires.

Trois espèces de blé sont actuellement cultivées dans le monde depuis 10 000 ans: le blé tendre (Triticum aestivum), le blé dur (Triticum turgidum) et l'engrain

(Triticum monococcum ou urartu).

La farine obtenue à partir des grains de blé tendre sert à fabriquer le pain alors que celle obtenue à partir du blé dur est utilisée dans l'industrie des pâtes et des

semoules. L'engrain, premier blé cultivé, l'est encore aujourd'hui sur de petites surfaces dans certaines régions montagneuses de Turquie et de Grèce où il sert

surtout à l'alimentation du bétail.

Dans certaines régions on trouve encore le Triticum turgidum et le Triticum monococcum à l'état sauvage. En revanche le blé tendre n'a jamais été trouvé à l'état

sauvage. A l'aide des différents documents proposés, reconstituer l'histoire évolutive du blé.

1-Les chromosomes de trois espèces de blé.

A l'aide des 3 photos de caryotypes, trouver le nombre de chromosomes par cellules pour les 3 espèces et la formule chromosomique.

Métaphase de mitose chez Triticum monococcum Métaphase d'une mitose chez Triticum turgidum Métaphase d'une mitose chez Triticum aestivum

Métaphase de la première division de la méïose chez triticum monococcum. Métaphase de la première division de la méïose chez

Triticum turgidum

Métaphase de la première division de la méïose chez Triticum aestivum

2 - Les caryotypes des trois espèces de blé

Caryotype Triticum monococcum Caryotype Triticum turgidum Caryotype Triticum aestivum

V.Marquet-Lycee francais de Vienne Thème 1A-Chapitre 3

3-Décrivez la carte génétique du génome

Les gluténines et les gliadines sont des protéines des grains de blé qui jouent un rôle essentiel dans la panification. Les chercheurs ont localisé

sur les chromosomes du blé tendre les gènes codant pour ces protéines. Carte génétique très simplifiée du génome de Triticum aestivum.

4- Comparer les séquences de nucléotides.

La comparaison des génomes de plusieurs espèces de blé, depuis leurs formes sauvages jusqu'aux formes cultivées utilisées aujourd'hui, nous

éclaire sur des mécanismes génétiques originaux liés à l'évolution de cette céréale.

Ce travail, coordonné par l'INRA a permis de déterminer pour la première fois que des mécanismes de réarrangements chromosomiques par

recombinaison illégitime d'ADN, conséquence de la polyploïdie (doublement ou agrégation du génome), ont eu un impact crucial sur

l'évolution du génome du blé et de ses caractéristiques. Ils ont notamment permis d'aboutir au caractère dur du grain de blé, utilisé dans

l'industrie des pâtes, une nouvelle polyploïdisation conduisant ensuite au caractère tendre du blé panifiable.

A l'aide du logiciel anagène, comparer les séquences nucléotidiques des différentes espèces de blé. (séquences à télécharger sur le site

svt Gènes GLU de T. aestivum et Gènes GLU de T. monococcum, T. speltoides, T. turgidum, T. tauschii)

5-Schéma bilan

Compléter le schéma en indiquant les génomes des différentes espèces de l'histoire. A, B et D représentent conventionnellement les génomes

haploïdes de T. monococcum, T. speltoides et T. tauschii.

L'histoire évolutive du blé

Blé diploïde

sauvage

Triticumurartu

Blé diploïde

Sauvage

Aegilops speltoides?

Blé ....................

Sauvage

T. Turgidum

Blé dur cultivé

T. Turgidum

Blé diploïde Sauvage

T. Tauschii

9000 ans avant JC

Blé ...........................

T. Aestivum

14 chrsAA14 chrsBB

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