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Chap 11 TS spécifique thème 2
LA PLANTE DOMESTIQUEE
Restitution des acquis
Variétés de pommes de terre
http://autourduperetanguy.blogspirit.com/media/01/00/515775170.jpg
Banane sauvage
Banane cultivée
http://xmb.stuffucanuse.com/xmb/viewthread.php?action=attachment&tid=4464&pid=12997
http://1.bp.blogspot.com/-_4yXpNxTQeU/T7ImW-GrerI/AAAAAAAAAUg/pGj7bVMA9rY/s320/Image1.png
Domestication maïs
http://teosinte.wisc.edu/Images_to_download/Z_diplo_ear.jpg
http://www.inra.fr/var/plain/storage/htmlarea/18459/file/mais-epis420.png
1
http://www.gnis-pedagogie.org/photos/biotech-01---selection-mais.jpg
Les plantes directement ou indirectement sont à la base de l’alimentation humaine. Elles constituent aussi
des ressources dans différents domaines : énergie, habillement, médecine, arts, pratiques socioculturelles…
La culture des plantes constitue un enjeu majeur pour l’humanité.
Au cours des siècles l’homme a sélectionné chez les plantes sauvages des caractéristiques génétiques qui lui
étaient favorables.
Laboratoire de biologie cellulaire
http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQv5l7Jjqzi3HsCCxB3kCvqv10cO_GQVwJ4KiJFn6D7nq-f04h4jDf6s3Ot
Des techniques basées sur la génétique et sur la physiologie permettent aujourd’hui encore d’améliorer les plantes
cultivées.
Problème :
Comment une plante sauvage peut-elle être domestiquée par l’homme ?
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I- ORIGINE DES ESPECES CULTIVEES :
Activité 1 chap11 : origine des plantes cultivées
Comparer une plante cultivée et son ancêtre naturel- Recenser, extraire et exploiter des informations afin de comparer
une plante cultivée et son ancêtre naturel supposé
Blé cultivé et espèce sauvage
http://www.passioncereales.fr/media/images/ble-tendre.JPG
http://www.wikinoticia.com/images/viviendosanos/viviendosanos.com.wp-content.uploads.2010.02.evoltrig_thumb.gif
http://www2.cnrs.fr/sites/communique/image/ble_site_2b.jpg
Document 1 p 262 en haut
On s’intéresse d’abord à la domestication des ancêtres des blés actuels (document 1) pour décrire comment des
phénomènes naturels (variations génétiques par mutation, hybridations interspécifiques, polyploïdisation…) se
combinent avec des pratiques culturales (techniques agricoles du semis, de la récolte…) au cours de l’évolution de
populations de céréales.
On insiste sur le fait que ce sont d’abord, pendant environ mille ans, des céréales aux caractéristiques tout à fait
sauvages qui sont cultivées au Proche-Orient. Des variations génétiques fortuites se sont naturellement produites au fil
des siècles, dans les populations de céréales sauvages, comme dans celles de céréales cultivées. Soumises à des
contraintes sélectives différentes de leurs congénères sauvages, certaines variations phénotypiques apparues dans les
champs ont constitué des avantages sélectifs pour les individus qui les portaient, alors même qu’elles auraient constitué
des désavantages sélectifs pour les plantes sauvages. Favorisées dans leur reproduction au champ, les caractères de ces
plantes mutantes se sont fixés dans les populations de céréales cultivées. Peu à peu, sous la contrainte des pratiques
culturales, les céréales cultivées sont donc devenues des plantes domestiques, c’est-à-dire dépendantes de l’agriculture
humaine pour leur reproduction. Il convient de distinguer ce phénomène, dans lequel l’humain n’intervient que de
façon involontaire (comme un nouveau facteur de l’environnement dans lequel évoluent les plantes) du travail de
sélection des plantes « les plus intéressantes » par les agriculteurs, puis par les scientifiques. En effet, ce travail de
sélection est au contraire une action consciente, volontaire.

Comparaison de la forme sauvage et de la forme cultivée du blé
Document 1 p 262 : la domestication
3

Montrez que la domestication du blé repose sur la sélection par l’homme, de caractéristiques génétiques
différentes de celles qui sont favorables à la plante sauvage
Chez les blés sauvages, la dispersion des graines est assurée par une fragmentation spontanée des épis. Les variants
dont les épis ne se fragmentent pas sont défavorisés, restent à des fréquences basses voire disparaissent des
populations sauvages.
Chez les blés cultivés, les variants dont les épis ne se fragmentent pas sont au contraire davantage récoltés : il est plus
facile de cueillir un épi que de ramasser ses graines dispersées au sol. Involontairement, par ses pratiques agricoles,
l’Homme a donc sélectionné des caractéristiques génétiques différentes de celles qui sont favorables aux plantes
sauvages.
Belin Edition 2012
Belin Edition 2012
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
Identifier les arguments suggérant l’origine sauvage des espèces cultivées
Pb : comment s’effectue le processus de domestication ?
Activité 2 chap 11 : le processus de domestication :
Exploiter des données génétiques pour expliquer les processus de sélection exercée par l’homme
Document 2 et 3 p 263
L’objet des documents 2 et 3 est précisément d’expliquer comment, à partir de populations d’origine sans doute très
hétérogènes mais peu diversifiées, sont apparues des populations plus homogènes, mais aussi beaucoup plus
diversifiées. Le document 2 présente le principe de la sélection massale. On pourra insister à ce sujet sur deux
caractéristiques importantes : ce type de sélection n’élimine pas la diversité génétique à l’intérieur de la population
végétale, elle ne fait que la réduire très lentement. Par ailleurs, les critères de sélection étant variables au cours du
temps, et d’un endroit à l’autre, ce type de sélection très empirique a beaucoup contribué à faire diverger les
populations végétales les unes des autres au cours des millénaires. On n’oubliera pas aussi que des facteurs
environnementaux (nature du sol, disponibilité en eau, températures…) ont aussi, simultanément, joué de grands rôles
sélectifs dans la différenciation des variétés cultivées.

Expliquer comment la sélection massale peut aboutir à la formation de variétés de pays génétiquement très
diversifiées.
Doc. 2 et 3 : La sélection massale consiste à ne retenir, pour engendrer la génération suivante, qu’un petit groupe
d’individus choisis au sein de la population disponible localement. Comme les critères de choix peuvent largement varier
d’une région à une autre, d’un moment à un autre, en fonction des besoins, des contraintes locales, etc. la sélection
massale contribue à différencier génétiquement des populations « filles » entre elles, et par rapport à leur population «
mère ».
Belin Edition 2012
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
Rechercher pour la forme sauvage et la forme cultivée, l’avantage de chacun des caractères pour la plante d’une
part et pour l’homme d’autre part. Déduisez-en pourquoi on ne trouve aucune espèce cultivée en milieu naturel
Belin Edition 2012
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
Formulez une hypothèse sur le processus qui a permis à l’homme de réaliser la domestication.
(mobilisation des acquis)

Récapitulez les caractéristiques et l’origine des espèces cultivées
Au cours de l’histoire, les agriculteurs ont progressivement sélectionné empiriquement, d’abord
involontairement puis en fonction de différents critères, les plantes jugées intéressantes. Sous cette
pression de sélection, ces plantes cultivées se sont différenciées des plantes sauvages en quelques siècles et
sont devenues particulièrement bien adaptées à la vie domestique.
Pb : comment s’effectue la sélection des végétaux ?
Activité 3 chap 11 : la sélection des végétaux :
Recenser, extraire et exploiter des informations afin de comprendre les caractéristiques de la modification génétique des
plantes
Document 1 p 264
Le document 1 montre qu’une des premières attentes du sélectionneur est de disposer de plantes génétiquement
homogènes et stables : ce sont des lignées pures. Il décrit succinctement la méthode permettant de passer d’une
population hétérogène d’individus hétérozygotes pour de nombreux gènes à une population homogène, d’individus à
très fort taux d’homozygotie. La pratique systématique des autofécondations est illustrée, conjointement à celle de la
sélection des « meilleurs » individus pour engendrer chaque nouvelle génération. On signale aussi l’effet dépressif que
les autofécondations successives peuvent avoir chez des plantes allogames comme le maïs (ce phénomène n’existe pas
chez des autogames comme le blé, dont les variétés commercialisées sont des lignées).

Identifiez ce que cherchent les sélectionneurs en pratiquant des autofécondations répétées sur les plantes les
plus intéressantes
Le but des sélectionneurs est d’obtenir des individus génétiquement identiques, homozygotes et possédants autant
d’allèles intéressants que possible

Quel taux d’homozygotie obtiennent les sélectionneurs après sept générations d’autofécondation ?
On considère la transmission d’un gène présent initialement chez les individus à l’état hétérozygote (a // A) ; à la
génération 0, le taux d’homozygotie est donc de 0 %. Par autofécondation, on obtient 50 % d’individus hétérozygotes
(a//A) et 50 % d’individus homozygotes (a//a) et (A//A). Dans les autofécondations suivantes, les individus homozygotes
ne peuvent engendrer que des homozygotes. Les hétérozygotes engendrent à chaque fois 50 % d’individus
hétérozygotes (a//A) et 50 % d’individus homozygotes (a//a) et (A//A). La proportion d’hétérozygotes est donc divisée
par deux à chaque génération. On obtient ainsi les résultats suivants :
Après sept générations successives obtenues par autofécondation, on aboutit à un taux d’homozygotie de 99,22 %.
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Document 2 p 265
On montre dans le document 2 comment les sélectionneurs utilisent les lignées dans le cas d’une plante allogame
comme le maïs : les croisements entre lignées permettent d’une part de retrouver la vigueur perdue du fait de
l’homozygotie (vigueur hybride ou effet d’hétérosis) et d’autre part de combiner des allèles favorables identifiés dans
des lignées distinctes.

Effectuer l’interprétation chromosomique de ce croisement. Pourquoi les plantes AB sont-elles toutes
identiques ?
L’observation des individus hybrides AB montre que les caractères « plantes productives » et « maturité précoce » sont
dominants respectivement sur les caractères « plantes peu productives » et « maturité tardive ». On suppose que ces
deux caractères sont contrôlés par deux gènes indépendants.
Allèle provoquant une faible productivité : p
Allèle provoquant une forte productivité : P
Allèle provoquant une maturité tardive : m
Allèle provoquant une maturité précoce : M
Les plantes des lignées parentales sont homozygotes :
Parents A (P//P ; m//m) Parents B (p//p ; M//M)
Les gamètes issus de la méiose dans les fleurs des parents ont pour génotypes :
Gamètes mâles (P/ ; m/) Gamètes femelles : (p/ ; M/)
La fécondation croisée de A et de B donne donc une seule catégorie d’individushybrides AB : (P//p ; M//m). Tous les
hybrides ont le même génotype hétérozygote et combinent les caractères dominants de forte productivité et de
maturité précoce.

Quelles seraient les caractéristiques de plantes issues du croisement des maïs hybrides ? quels problèmes cela
poserait-il à l’agriculteur ?
Les gamètes mâles comme les gamètes femelles contenus dans les fleurs des individus F1 contiendraient quatre sortes
de combinaisons génétiques équiprobables. On peut dresser un tableau de croisement de ces gamètes et montrer que
seules 4 graines sur 16 présenteraient la même combinaison génétique que les F1, que 7 graines sur 16 conduiraient à la
réapparition de caractères récessifs défavorables pour l’agriculteur (faible productivité et/ou maturité tardive). Cela
poserait plusieurs problèmes à l’agriculteur : d’une part tous les plants ne seraient pas mûrs en même temps, ce qui
compromettrait la récolte, d’autre part la productivité d’ensemble serait amoindrie
Belin Edition 2012 .
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La sélection de base qui préside à la sélection scientifique de nouvelles variétés génétiques repose sur la
réalisation de croisements : obtention de lignées pures, croisements permettant d’obtenir des
hétérozygotes plus vigoureux et combinant des caractéristiques jugées intéressantes présentes chez les
parents.
Pb : comment s’effectue la sélection variétale ?
Activité 4 chap 11 : La sélection variétale
Recenser , extraire et exploiter des informations afin de comprendre les caractéristiques de la modification génétique des
plantes
Belin Edition 2012
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
Montrer que la sélection de nouvelles variétés de maïs s’est effectuée géographiquement de proche en proche
Belin Edition 2012

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Déterminer l’un des facteurs de sélection à l’origine de la diversité des variétés anciennes de maïs
Edition Belin 2012

Comparer la domestication et la sélection variétale chez le maïs et le chou
Belin Edition 2012

Déterminez quels facteurs de sélection à l’origine de la diversité des variétés des choux et quelques
conséquences de cette sélection
La sélection exercée par l’homme sur les plantes cultivées a souvent retenue des caractéristiques différentes de celles
qui sont favorables pour les plantes sauvages
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Pb :Quel est le lien entre sélection et biotechnologies végétales ?
II- SELECTION ET BIOTECHNOLOGIES VEGETALES
Activité 5 chap 11 : obtenir des plantes transgéniques :
Exploiter des informations afin de comprendre les caractéristiques de la modification génétique d’une plante
Expliquer le principe d’obtention de plantes génétiquement modifiées
Vidéo transgénèse
http://www.canal-u.tv/video/les_amphis_de_france_5/la_transgenese_vegetale.3062
Document 1 et 2 p 268

Détailler les étapes de la transgénèse

Pour quelle raison cherche-t-on à intégrer les gènes R d’A. tumefaciens ?
Le gène R est un gène bactérien qui remplit les mêmes fonctions vitales que le gène S présent chez les végétaux.
L’enzyme issue de l’expression du gène R n’est pas sensible à l’herbicide glyphosate, contrairement à celle issue de
l’expression du gène S. Le gène R est donc « intéressant » si l’on souhaite rendre des végétaux résistants au glyphosate.
Pour le transférer à une plante, on l’introduit dans un plasmide de la bactérie A. tumefaciens : il pourra ainsi entrer dans
les cellules végétales et être intégré à l’ADN de la plante.
Document 3 p 269

Justifier l’ajout de glyphosate au milieu de culture sur lequel se développent les cals.
Parmi les cals issus des fragments de feuilles mis au contact des bactéries armées du gène R, certains sont constitués de
cellules transformées génétiquement (elles ont intégré le gène R), d’autres ne sont pas transformées. On ajoute du
glyphosate dans le milieu de culture afin de trier ces cals et de ne garder que ceux qui sont transgéniques.
Document 4 p 269

Parmi les plantes transgéniques comparées par cette technique, repérez celles qui expriment le mieux la
protéine R. Expliquez votre raisonnement
Au fond de chaque puits se trouvent des anticorps capables de fixer la protéine R. Plus ces anticorps fixent de protéines
R, plus la coloration sera forte. On voit donc que les plantes qui ont le mieux exprimé la protéine R sont les suivantes :
A1 à A4, B3 à B6, E1 et E2, F1 à F4.
Les techniques du génie génétique permettent de repérer un gène, de le couper (grâce à des enzymes dites de «
restriction »), de l’insérer dans un vecteur. Par culture in vitro, puis par des techniques immunologiques par exemple,
on peut isoler les plantes génétiquement modifiées, ayant intégré et exprimant le gène d’intérêt.
Pb : Quelles sont les applications et les débats autour des OGM ?
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Activité 6 chap 11 : applications et débats liés à la transgénèse végétale
Recenser, extraire et exploiter des informations afin de comprendre les caractéristiques de la modification génétique des
plantes
Belin Edition 2012

Déterminer pour qui les différentes plantes OGM citées présentent un avantage
Belin Edition 2012

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Identifier s’il y a un risque lié à l’utilisation des plantes OGM citées. Expliquer pourquoi ce risque est plus élevé
pour certaines espèces.
Les progrès de la biologie moléculaire ont permis depuis 1980 de développer des techniques d’amélioration des plantes
basées sur la modification directe de leur génome :
- La transgénèse : introduction d’un ou plusieurs gènes
- La mutagénèse : la suppression de l’expression d’un gène
Ces techniques aboutissent à l’obtention d’organismes génétiquement modifié ou OGM permettant l’acquisition de
nouvelles propriétés que des techniques de croisement classiques n’auraient pas permis. Parmi les PGM, certaines
comme le riz voient leur qualités nutritionnelles améliorées, d’autres résistent mieux à des maladies (pomme de
terre, melon), d’autres montrent des propriétés de tolérance à des conditions de cultures difficiles ( résistances à la
sécheresse, aux sols chargés de sels…)
L’emploi des OGM pose le problème de la dissémination de ces gènes dans les espèces sauvages.
Nathan Edition 2012
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Une même espèce cultivée comporte souvent plusieurs variétés sélectionnées selon des critères différents, c’est une
forme de biodiversité
Les techniques de croisement permettent d’obtenir de nouvelles plantes qui n’existaient pas dans la nature
(nouvelles variétés, hybrides…)
Les techniques de géni génétique permettent d’agir directement sur le génome des plantes cultivées
Pb : comment les semences peuvent-elles être un enjeu contemporain ?
Activité 7 chap 11 : les semences : un enjeu contemporain
– Recenser, extraire et exploiter des informations.
– Faire preuve d’esprit critique.
– Être conscient de sa responsabilité face à l’environnement, la santé, le monde vivant.
– Être conscient de l’existence d’implications éthiques de la science.
Document 1 p 270

Quelle est la variation de rendement du blé due à la sélection moderne entre 1950 et 2009 ?
Entre 1950 et 2009, le rendement moyen du blé est passé de 16 à 74 q ha– 1, soit une augmentation de
100 × (74 – 16)/16 = 362,5 %. On nous dit que 60 % environ de cette augmentation serait attribuable à la sélection
moderne des variétés. La variation, entre ces deux dates, de rendement du blé due à la sélection moderne serait donc
de 0,6 × 362,5 = 217,5 %.
Documents 1 et 2 p 270

Quels problèmes posent les variétés modernes par rapport aux variétés anciennes ?
Les variétés modernes ne donnent de bons résultats que dans des conditions de culture optimales : elles consomment
donc beaucoup d’engrais, de pesticides, d’eau. Ces pratiques sont coûteuses pour l’agriculteur et néfastes pour
l’environnement.
De plus, ces variétés sont très nombreuses mais leur diversité génétique intra et inter variétale est très faible : comme
elles remplacent les variétés anciennes, elles contribuent à diminuer la biodiversité cultivée
Document 3 p 171

Comparez les résultats obtenus pour les variétés paysannes et pour la variété « modern ». Dressez un bilan de
ce test
On constate tout d’abord que la variété moderne présente des pailles beaucoup plus courtes que celles des variétés
paysannes (100 cm contre 150 à 180 cm).
Les rendements en paille sont donc nettement meilleurs chez les variétés paysannes : plus du double de celui de la
variété moderne. La sensibilité à la verse des variétés paysannes est diverse. Certaines sont très sensibles (surtout celles
qui ont des pailles très longues) mais d’autres sont aussi peu sensibles que la variété moderne (Alauda).
Les rendements en grains sont comparables, voire aussi bons (Alauda) que ceux de la variété moderne. Celle-ci présente
une teneur en protéines légèrement inférieure à celle des variétés paysannes.
En bilan, on peut donc dire que, dans ce test, les variétés paysannes ont produit des quantités de grains en moyenne un
peu inférieur à celles de la variété moderne, mais ces grains sont de meilleure qualité nutritionnelle (plus riches en
protéines). Elles ont fourni beaucoup plus de paille (ce qui peut être utile pour l’élevage par exemple). Certaines
cependant présentent l’inconvénient d’être très sensibles à la verse
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Document 4 p 271

Montrez que les cultures OGM se développent rapidement à l’échelle mondiale
Débutée en 1996, la culture des OGM couvrait déjà 8 % des surfaces cultivées dans le monde en 2007. Si l’on considère
les quatre grandes cultures que sont le soja, le coton, le maïs et le colza, on est déjà à 38 % de surfaces cultivées en
OGM en 2007, soit 114,3 millions d’hectares dans le monde. On peut comparer cette surface à celle consacrée en
France métropolitaine aux diverses cultures : 29 millions d’hectares.
Les variétés modernes sont en général plus performantes que les variétés plus anciennes.
Cependant, les variétés paysannes possèdent des qualités que les variétés modernes peuvent avoir perdu. Il est donc
essentiel de conserver la diversité génétique des plantes cultivées.
Nathan Edition 2012
Pour aller plus loin
-
L’agriculture dans l’art de l’Egypte antique
Conservatoires de ressources génétiques
Conserver la biodiversité des plantes cultivées
2012 : vers une nouvelle révolution agricole ?
Biotechnologies végétales ?
Sélection et amélioration des rendements
De l’électricité d’origine végétale
Des courges sauvages aux courges domestiques
Dormance des semences et domestication
Obtenir des melons génétiquement modifiés
La tomate et son introduction en europe
Le riz et son ancêtre sauvage supposé
Métiers :
- Sélectionneur végétal
- Chef de culture
- Ingénieur agronome
- Technicien en agronomie
16
-
Ingénieur eau et environnement
Vétérinaire
écologue
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