La plante domestiquée
Corrigé
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Ens. spécifique
svtT_1200_00_26C
Sujet inédit
Exercice 2 • 5 points
Dans une région au climat propice, on cultive deux variétés de tomates : l'une (A) à gros fruits, l'autre (B) à petits fruits.
Les plants de la variété A sont sensibles à un champignon parasite, le Fusarium, qui entraîne une baisse importante de production. En revanche, les plants de la variété B sont résistants à ce champignon.
On demande à des agronomes de créer une nouvelle variété de tomates à gros fruits et résistante au Fusarium. Cette variété doit être de lignée pure, c'est-à-dire homozygote pour les gènes considérés. Pour cela, ils ont réalisé les croisements indiqués dans les documents 1 et 2.
Premier croisement
Les chercheurs réalisent une série de croisements entre les plants de tomates des variétés A et B.
À la première génération F1, ils n'obtiennent que des plants résistants au Fusarium et qui produisent de petits fruits.
Note : on précise que, pour chaque caractère, les deux variétés ne diffèrent que par les allèles d'un seul gène.
Deuxième croisement
Les chercheurs réalisent alors un croisement d'individus de la génération F1 avec des plans de la variété A.
Ils obtiennent à la deuxième génération F2 les résultats suivant pour 1 000 plants :
- 251 plants à petits fruits et résistant au Fusarium
- 234 plants à petits fruits et sensibles au Fusarium
- 270 plants à gros fruits et résistant au Fusarium
- 245 plants à gros fruits et sensibles au Fusarium.
Comprendre le sujet
- Tirer du premier croisement les informations nécessaires pour établir la dominance ou la récessivité des phénotypes considérés. Cela est indispensable pour caractériser le second croisement qui est un test-cross.
- Pour expliquer les mécanismes génétiques à l'origine des plantes F2 ayant les phénotypes recherchés, il faut déterminer qualitativement et quantitativement les types de gamètes produits par les hybrides F1. Cela permet de déterminer si les deux gènes en jeu sont situés sur le même chromosome ou sur deux chromosomes différents. Ensuite, à l'aide de vos connaissances, indiquer le mécanisme génétique ayant permis la production de gamètes à l'origine des plantes au phénotype recherché.
- Il faut alors établir le génotype des plants F2 ayant le phénotype recherché, montrer qu'ils ne sont pas de lignée pure et indiquer quels croisements il faudrait faire pour parvenir à la lignée pure demandée.
Mobiliser ses connaissances
Les techniques de croisement permettent d'obtenir de nouvelles plantes qui n'existaient pas dans la nature (nouvelles variétés, hybrides…).
Informations extraites du document 1
Puisque les hybrides F1 ont tous le phénotype [résistant au Fusarium et petits fruits] (homogénéité de la génération F1), cela confirme que les variétés parentales sont de lignée pure. En outre, les phénotypes [résistant au Fusarium] et [petits fruits] sont
À ce stade, on ne peut écrire les génotypes sous forme de barre de fraction car on ignore si les gènes sont sur le même chromosome ou sur deux chromosomes différents.
Désignons par « R » et « S » les allèles qui confèrent respectivement la résistance et la sensibilité au Fusarium, et par « P » et « g » ceux des gènes qui font que les fruits sont petits ou gros.
Les génotypes des variétés parentales A et B sont respectivement ss, gg et RR, PP.
Le génotype des F1 est Rs, Pg.
Informations extraites du document 2
- Les F1 sont croisés avec des plants de la variété A qui présentent les deux phénotypes récessifs : ce croisement est donc un test-cross.
- Les plants A ne produisent que des gamètes possédant les deux allèles récessifs s et g. Les phénotypes de la descendance du croisement-test indiquent donc les génotypes des gamètes produits par les hybrides F1.
- Ils ont produit :
- 25,1 % de gamètes PR,
- 23,4 % de gamètes Ps,
- 27 % de gamètes gR,
- 24,5 % de gamètes gs.
- Le pourcentage (49,6 %) de gamètes parentaux (gs et PR) et celui des gamètes recombinés (50,4 %) étant très proches, cela indique que les gènes se comportent de manière indépendante lors de la méiose et sont donc situés sur deux chromosomes différents. Le génotype des F1 peut alors s'écrire : R//s, P//g.
Vous pouvez faire un schéma pour illustrer votre propos.
- Dans la descendance du croisement-test, il y a des plants [Rg] résistants au Fusarium et à gros fruits qui présentent donc le phénotype recherché. Ils proviennent de la rencontre de gamètes gs de A, et de gamètes gR produits par les F1. La production de gamètes gR par les hybrides F1 s'explique par le fait qu'au cours de la première division des méioses qui ont précédé leur formation, le chromosome (dédoublé en deux chromatides) porteur de deux allèles g a été vers le même pôle que le chromosome (dédoublé en deux chromatides) porteur de deux allèles R.
Obtention d'une lignée pure à gros fruits
et résistante au Fusarium
- Les plants F2 à gros fruits et résistants au Fusarium ont bien le phénotype recherché mais ne sont pas de lignée pure car ils sont hétérozygotes pour le gène qui régit la résistance au Fusarium.
- Pour obtenir une lignée pure, les agronomes doivent
autoféconder les plants ayant le phénotype recherché. Dans la descendance F3, il y aura 3/4 de plants à gros fruits et résistants au Fusarium. Mais 1/3 seulement de ces plants sont de lignée pure, comme l'indique l'échiquier de croisement suivant.
| Gamètes mâles Gamètes femelles | gR | gs |
| gR | g//g, R//R | g//g, R//s |
| gs | g//g, R//s | g//g, s//s |