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TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

1

Objectif : l'action de l'Homme sur le génome des plantes cultivées et sur la biodiversité - observation, B2I

Observation : l'utilisation des plantes par l'Homme est une très longue histoire, qui va des pratiques empiriques les plus anciennes à la mise

en °XYUH des technologies les plus modernes. Problème : comment domestiquer une plante afin d'augmenter les ressources pour l'humanité ?

Matériel : blouse, livre p. 254.

Capacités et attitudes Activités expérimentales Compétences

Mobiliser des connaissances

Réaliser une manipulation

Extraire et recenser des

informations

Réaliser une synthèse

Partie 2 : Des techniques modernes

4 - Des associations d'organismes

Pour mémoire des graines peuvent être commercialisée associées à des bactéries ou des champignons, expliquez ce que sont les mycorhizes et les nodosités de la première partie.

5 - Application sur la lavande

Réaliser une ECE p. 2 et 3.

6 - Des associations de génomes

Les OGM p. 254 et 255 du livre, p. 11 à 13 du TP. Bilan Expliquer les avantages et les inconvénients des OGM.

Comparer une plante cultivée et

son ancêtre naturel supposé.

Recenser, extraire et exploiter

des informations afin de comprendre les caractéristiques de la modification génétique d'une plante.

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

2

Fiche sujet ± candidat (1/2)

Mise en situation et recherche à mener

La lavande est une plante aromatique cultivée pour son huile essentielle produite par des structures spécialisées en surface des feuilles et du

calice des fleurs. Elle pousse dans les plaines et sur les coteaux, ne craignant ni la sécheresse ni le vent.

Un lavandiculteur a développé une nouvelle variété qu'il cultive sous serre et vend en jardinerie pour l'originalité de ses hampes florales (violet

pourpre). Il aimerait étendre ses ventes vers les filières valorisant l'huile essentielle (parfumerie fine, pharmacie...).

On cherche à déterminer si la nouvelle variété de l'horticulteur est adaptée à une culture en milieu sec et valorisable en parfumerie.

Ressources

Les principales variétés de lavandes endémiques en France

Variétés

Caractéristiques

Lavande fine

(Lavandula angustifolia)

Lavandin

hybride naturel (L. angustifolia x L. latifolia)

Lavande aspic

(L. latifolia)

Allure du plant fleuri

Rendement

en huile essentielle (culture en plein champ) Fort (15 kg / hectare)

Très fort

(1000 kg / hectare) Faible

Exigences

écologiques

Milieu calcaire

sec

Milieu calcaire,

même très sec

Milieu calcaire,

même très sec Les huiles essentielles et les cellules épidermiques de revêtement peuvent être mises en valeur par coloration au vert d'iode.

Le système sécréteur des Lamiacées

Le thym, la menthe ou la lavande fine possèdent de petites structures sphériques productrices d'huiles essentielles appelées glandes sécrétrices. La production d'huile serait une réaction du végétal à la sécheresse.

Vue externe du calice de L. angustifolia

Les glandes sécrétrices d'huiles essentielles peuvent possèdent des trichomes tecteurs, " poils » protecteurs face à la sécheresse. La présence de ces poils est un indicateur du fait que la plante peux vivre en milieu très sec.

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée recommandée : 10 minutes)

Proposer une stratégie de résolution réaliste, permettant de déterminer si la nouvelle variété de l'horticulteur est adaptée à une culture

en milieu sec et valorisable en parfumerie, en observant des feuilles.

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

3

Fiche sujet ± candidat (2/2)

Fiche-protocole - candidat

Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel

Matériel :

FT B11

- échantillons de tiges feuillées de lavande - matériel de réalisation des coupes - microscope + lame + lamelle

Afin de déterminer si la nouvelle variété de l'horticulteur est adaptée à une culture en

milieu sec et valorisable en parfumerie : - réaliser des coupes transversales de feuille avec une lame de rasoir. - placer les coupes une minute dans une solution de vert d'iode puis effectuer un lavage à l'eau distillée. - monter les coupes entre lame et lamelle dans une goutte d'eau. Rechercher la présence de structures sécrétrices (glandes) Rechercher la présence de structures protectrices (poils).

Étape 2 : 0HPPUH HQ °XYUH XQ SURPRŃROH GH UpVROXPLRQ SRXU RNPHQLU GHV UpVXOPMPV H[SORLPMNOHV

0HPPUH HQ °XYUH OH SURPRŃROH de préparation microscopique de coupe de feuille afin de déterminer si la nouvelle variété de l'horticulteur est

adaptée à une culture en milieu sec et valorisable en parfumerie. Étape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer

Sous la forme de votre choix, présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du

problème. Appeler l'examinateur pour vérification de votre production Étape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème

Exploiter les résultats pour déterminer si la nouvelle variété de l'horticulteur est adaptée à une culture en milieu sec et valorisable en

parfumerie.

Répondre sur la fiche-réponse candidat.

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

4

4 - Des associations de génomes

Principes de la transgenèse : expliquer par un schéma les étapes de la transgenèse. À partir du film (de 0 à 3 min), doc 1 p. 255, des liens OGM fabrication et Technique,

Les OGM dans le monde

About GM crops, what are the different positions of the countries ? Répondre à partir des liens OGM en chiffres et OGM autorisés.

Des exemples d'OGM

liens OGM exemples ou exemples suivants

Les techniques du génie génétique sont actuellement utilisées dans le but de produire de nouvelles variétés de plantes cultivées.

Diverses variétés de riz transgénique sont en cours d'essais :

- riz résistant aux champignons parasites, qui éliminent aussi l'équivalent de la nourriture de 100 à 200 millions de personnes ;

- riz enrichi en bêta-carotène précurseur de la vitamine E en carence pour certaines populations.

Les tomates

Le légume en première position pour sa production mondiale est la tomate. Sa maturation dépend de la production, dans le fruit, d'éthylène

qui déclenche diverses réactions biochimiques, aboutissant notamment au ramollissement du fruit. Aussi, pour supporter le transport, les

tomates doivent être récoltées vertes, ce qui empêche le développement des arômes qui contribuent au goût.

Une tomate transgénique est apparue sur le marché en 1994 aux États-Unis. Elle ne produit plus l'enzyme responsable du ramollissement, et

peut ainsi être cueillie mûre. Elle peut être récoltée à un stade de maturation plus avancé et donc offrir plus de goût au consommateur.

La pomme de terre

Elle occupe la quatrième place des cultures dans le monde, après le blé, le riz et le maïs. Sa production de protéines, par unité de temps et de

surface, est supérieure aux autres plantes cultivées.

La recherche continue pour la mise au point d'une variété transgénique résistante au mildiou, maladie due à un champignon (Phytophtora).

Deux variétés de pommes de terre transgéniques sont commercialisées, l'une résistante à la larve de doryphore, l'autre à un virus.

Les agrumes

Ils sont très sensibles au gel. L'objectif est donc de mettre au point des variétés d'agrumes transgéniques résistantes au gel. Les premiers

essais d'expérimentation du processus ont été réalisés sur le tabac, plante modèle. On a obtenu des plants de tabac transgéniques dont les

cellules sont protégées contre la formation de cristaux de glace. Pour cela le gène transféré a été isolé chez une variété de poisson (flet) qui

produit une protéine permettant d'abaisser le seuil de température à partir duquel se forment des cristaux de glace.

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

5

Au 19 janvier 2012, sont donc autorisées :

1. À la culture :

Maïs Mon810

Maïs T25

Pomme de terre Amflora

Maïs Bt11

Maïs Bt11*Ga21

Maïs Bt11*Mir604

Maïs Bt11*Mir604*Ga21

Maïs 59122

Maïs 89034*88017

Maïs Ga21

Maïs Mir604

Maïs NK603

Maïs NK603 * 59122

Maïs TC1507

Maïs 89034

Maïs 1507 * 59122

Maïs 1507 * NK603

Maïs 59122*NK603*1507

Maïs 89034*NK603

Maïs NK603*MON810

Maïs Mir604*Ga2

Maïs Mon810

Maïs Mon863

Maïs Mon88017

Maïs Mon810 * Mon88017

Maïs Mon863 * Mon810

Maïs Mon863 * Mon810 * NK603

Maïs Mon863 * NK603

NK603 : Tolérance à un herbicide à base de glyphosate (comme le

Roundup)

59122 : Résistance au ver des racines de maïs (Coleopteran, Diabrotica sp.)

88017 : Tolérance Herbicide Glyphosate + résistance au ver des racines de

maïs (Coleoptera, Diabrotica sp.) Mir604 : Résistance au ver occidental des racines du maïs (Diabrotica) GA21 : Tolérance à un herbicide (glyphosate) TC1507 : Résistance aux insectes European corn borer (Ostrinia nubilalis) + Tolérance aux herbicides Mon863 : Résistance insectes (corn root worm, Coleopteran, Diabrotica sp.)

Pomme de terre

EH92-527-1

(Amflora)

Colza Ms8*Rf3,

Ms8, Rf3

Colza T45

Soja A2704-12

Soja TS 40-3-2

Soja Mon89788

Betterave H7-

Coton GHB614

Coton LL25

Coton 281-24-

236*3006-210-23

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

6

Compléments

Le maïs transgénique résistant à la pyrale favorise-t-il l'apparition de résistances chez les insectes ?

(Guy Riba, Josette Chaufaux, INRA : http://www.inra.fr/internet/Directions/DIC/ACTUALITES/DOSSIERS/OGM/riba.htm)

Des variétés de maïs ont été transformées par des firmes privées pour produire dans leurs tissus la toxine Cry1Ab de Bacillus thuringiensis

(Bt), active contre la pyrale du maïs.

1) Cette stratégie de lutte offre plusieurs avantages :

- la toxine Cry1Ab n'est active que sur les insectes, aucune toxicité n'a été mise en évidence, ni pour les animaux domestiques ni pour

l'homme.

- la toxine est produite principalement dans les parties vertes de la plante, qui ne sont jamais consommées par l'homme ;

- les premiers essais ont montré une remarquable efficacité de ces maïs (voir tableau ci-dessous) ;

par la Pyrale

Maïs Bt

Pourcentage de mortalité larvaire

Insecticide chimique :

Chlorpyriphos-éthyl

24 juin

8 juillet

22 juillet

6 août

20 août

100 %
100 %
100 %
93 %
72 %
98 %
73 %

- les larves vivent à l'intérieur de la plante, dès leur éclosion, elles sont éliminées avant d'avoir pu provoquer des dégâts,

- la toxine insecticide produite dans la plante est protégée des conditions climatiques, pluie ou rayonnements ultraviolets.

En 1995 la culture du maïs transgénique a été autorisée aux États-Unis, en 1996 au Canada et en novembre 1997 en France. En 1997 elle a

représenté 10 % des surfaces cultivées en maïs aux États-Unis.

2) Certaines questions se sont posées avant la mise sur le marché :

- quelles sont les conditions de limites d'efficacité de ces variétés ? - existe-t-il des risques de contournement par la sélection d'insectes résistants ? - y a-t-il des effets non intentionnels ? * Les limites d'efficacité

Dans les zones méridionales, une deuxième génération de chenille de pyrale et de sésamie apparaît la même année. Il faut donc estimer

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

7 * Les risques de contournement

L'apparition de pyrales résistantes à la toxine de Bt, dans ce cas les chenilles ne seraient plus détruites, les agriculteurs devraient revenir à

contrôlable par plusieurs molécules chimiques.

Les risques de sélection de populations de pyrale résistantes à Bt sont en principe plus élevés que dans le cas des insecticides chimiques, car

tous les insectes qui ont consommé du maïs transgénique ont été en contact avec la toxine.

La probabilité et la vitesse de sélection d'insectes résistants dépendent : - du nombre de générations - de la concentration de la toxine dans la plante

- de la fréquence initiale et de la "force" des éventuels gènes de résistance dans les différentes populations de pyrale

- de la fréquence des accouplements des survivants d'un champ transgénique avec les papillons issus des champs voisins non transgéniques

- du coût biologique d'acquisition de la résistance (femelles moins fécondes, développement plus lent...).

* Les effets non intentionnels

On ne connaît pas d'effets non intentionnels néfastes prévisibles sur les prédateurs naturels de la pyrale. Au contraire, on peut penser que

l'utilisation de maïs Bt permettra le développement d'auxiliaires (= prédateurs) jusque-là tués par les traitements chimiques.

3) Recherche de résistance chez les insectes

L'objectif général des travaux effectués à l'INRA :

- est d'identifier s'il existe dans les populations naturelles de pyrale des gènes susceptibles d'induire une résistance à la toxine présente dans

le maïs transgénique.

Il s'agit d'établir la courbe de toxicité de la toxine de Bacillus thuringiensis pour les différentes populations sauvages de pyrale, la perte de la

toxicité est indicateur de l'évolution de la résistance à Bt. L'établissement d'une telle courbe dans une région donnée est indispensable avant

l'installation de plantes transgéniques.

- de caractériser les éventuels gènes de résistances afin de mettre au point des méthodes de détection simples avant qu'ils atteignent des

fréquences permettant leur détection par des tests toxicologiques classiques.

Une sélection, commencée en 1993 et poursuivie en conditions expérimentales pendant 26 générations, n'a pas permis l'obtention d'une

lignée de pyrale résistante à la toxine de Bt. À chaque génération, mille chenilles ont été traitées dans le but de trouver une résistance.

- d'étudier leur hérédité et leur maintien dans les populations dans différentes conditions expérimentales et ainsi d'évaluer les risques de

dispersion géographique de gènes de résistance, s'ils apparaissent.

Ces différents travaux donneront des éléments de biovigilance. Ils contribueront au suivi des conséquences sur l'environnement de la culture

du maïs Bt. Les "marqueurs" génétiques révélés par ces études pourront de plus servir aux investigations visant à identifier les relations entre

les gènes de résistance et ainsi aider à la caractérisation de marqueurs génétiques de la résistance.

TS-tp-p2B-21 La plante domestiquée

8 Complément pour faire le lien avec la première partie du cours

morphologiques, physiologiques ou comportementaux. Aussi, la comparaison des formes sauvages (ancestrales) et domestiquées (dérivées),

En 1995 on a identifié un gène, tb1, impliqué dans la différence du nombre de branches entre maïs et téosinte. Le gène tb1 de maïs produit

davantage de protéines que son homologue chez la téosinte (il est exprimé plus fortement), ce qui limite le nombre de branches latérales.

en existe de nombreux types (tels que "tourist" ou "gypsy") ils se comportent comme des spams moléculaires infectant les génomes : ils

également joué un rôle dans la domestication de nombreuses plantes sauvages (tomate, riz). Ainsi, les transposons constituent à la fois un

fardeau génétique et une source de diversification évolutive.quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46