[PDF] TD6 : Aspects génétiques de la domestication du maïs A C

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Partie 5 : Organisation, fonctionnement et amélioration des plantesTerminale S TD6 : Aspects génétiques de la domestication du maïs

Le maïs cultivé aujourd'hui n'est pas une espèce sauvage mais une espèce issue de la domestication réalisée par

l'Homme depuis plusieurs milliers d'années. Après de multiples controverses, tous les scientifiques s'accordent

aujourd'hui pour dire que les maïs proviennent de la domestication d'une plante, le téosinte présente encore

aujourd'hui dans certaines régions du Mexique. Maïs et téosinte ont les mêmes caryotypes, ils s'hybrident

naturellement dans les régions où ils coexistent et les hybrides sont fertiles. Ces deux espèces ont pour autant des

différences phénotypiques importantes, comme l'indiquent les photographies et les schémas ci-dessous.

Photographies et schémas d'un pied de téosinte (A) et d'un pied de maïs (C). Source : The genetics of Maize evolution .John Doebley Annual review of genetics 2004 38.37-59

Parmi les différences majeures, on note l'existence d'une ramification importante chez le téosinte (plusieurs

rameaux forment chaque pied) alors qu'il n'existe d'un rameau unique chez le maïs. Or, les chercheurs ont mis en

évidence l'existence d'un gène particulier, appelé TB1 (Teosinte branched gene1), dont il existe différents allèles et

qui semble impliqué dans le développement de la ramification de ces plantes.

Ainsi, les chercheurs envisagent deux hypothèses pour expliquer le lien entre le gène TB1 et le phénotype de ces

deux plantes :

- une mutation génétique du gène TB1 serait responsable d'une modification majeure de la protéine TB1

codée par ce gène, influençant alors la ramification de la plante ;

- l'expression du gène TB1 serait différente entre les deux plantes ce qui induirait des phénotypes

différents.

•Exploiter les différentes ressources fournies pour déterminer si une ou les deux hypothèses peuvent être

à l'origine de la différence de phénotype entre le téosinte, très ramifié, et le maïs, très peu ramifié.

Document 1 : Conditions d'expression du gène TB1

Les chercheurs ont dosé la quantité d'ARN messager du gène TB1 présente chez le maïs et le téosinte au niveau des

bourgeons axillaires, à partir desquels se développent les ramifications. Ils ont constaté qu'au niveau des

méristèmes axillaires le gène TB1 est fortement exprimé chez le maïs alors qu'il est très faiblement exprimé chez le

téosinte. A C Source : d'après Ressources pour la classe terminale S sur Eduscol Partie 5 : Organisation, fonctionnement et amélioration des plantesTerminale S Document 2 : Comparaisons des séquences moléculaires du gène TB1 et de la protéine TB1

2a. Comparaison des séquences nucléiques du gène TB1 entre des individus de téosinte et de maïs (exprimée en %

de ressemblances)

2b. Comparaison des séquences peptidiques de la protéine TB1 entre des individus de téosinte et de maïs (exprimée

en % de ressemblances)

Proposition de correction

On cherche à déterminer l'origine de la différence de phénotype entre le téosinte, très ramifié, et le maïs, très

peu ramifié en sachant que deux hypothèses sont proposées : soit une mutation génétique du gène TB1 qui

aurait influencer la ramification de la plante , soit une modification de l'expression du gène TB1 qui expliquerait

les deux phénotypes différents.

La comparaison des séquences nucléiques du gène Tb1 entre des individus de téosinte et de maïs (doc

2a) montre que la séquence la plus similaire à celle de référence (teosinte1) est celle du téosinte 3 et la

plus différente est celle du téosinte 4.

Il y a donc une très forte similitude entre toutes les séquences du gène Tb1 et il n'y a pas plus de

différences entre deux séquences d'un téosinte et d'un maïs qu'entre deux séquences appartenant à deux

téosintes.

La comparaison des séquences peptidiques de la protéine Tb1 entre des individus de téosinte et de

maïs (doc 2b) nous indique que la séquence peptidique la plus similaire à celle de référence (teosinte1)

est celle du téosinte 3 et la plus différente est celle du téosinte 2.

Pour ces séquences là également, il y a donc une très forte similitude entre toutes les séquences

peptidiques de la protéine Tb1 et il n'y a pas plus de différences entre deux séquences d'un téosinte et

Partie 5 : Organisation, fonctionnement et amélioration des plantesTerminale S d'un maïs qu'entre deux séquences appartenant à deux téosintes.

Ces deux comparaisons montrent qu'il n'existe par de différences importantes entre les allèles et les

protéines Tb1 des 5 individus étudiés. La 1ère hypothèse proposée, selon laquelle une mutation

génétique du gène Tb1 serait responsable d'une modification majeure de la protéine Tb1 codée par ce

gène, influençant alors la ramification de la plante n'est donc pas correcte.

Le document 1 nous indiquant les conditions d'expression du gène Tb1 montre que le gène TB1 est fortement

exprimé au niveau des bourgeons axillaires chez le maïs alors qu'il est très faiblement exprimé chez le téosinte à ce

même niveau.

On en déduit qu'il existe bien une différence des conditions d'expression du gène Tb1 ce qui valide la 2de

hypothèse proposait.

En conclusion, la différence de ramification entre le Téosinte, très ramifié, et le Maïs, non ramifié,

pourrait s'expliquer par une différence d'expression du gène Tb1 au niveau des bourgeons axillaires et

non par par une mutation et donc des allèles très différents de ce même gène entre le téosinte et le

maïs.quotesdbs_dbs23.pdfusesText_29

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