Organisation florale du mutant "pistillata"

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 1 | Année : 2016 | Académie : Amérique du Nord

 

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Amérique du Nord • Juin 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

Organisation florale du mutant « pistillata »

L’arabette des dames (Arabidopsis thaliana) est l’une des plantes les plus étudiées pour comprendre le contrôle génétique du développement d’une fleur.

On cherche à expliquer la formation de plantes mutantes qui présentent une organisation florale anormale.

À partir des informations extraites des documents, expliquez l’organisation florale particulière des mutants pistillata.

document 1 Organisation florale d’une plante normale et d’un mutant à fleur dite « pistillata »

 

Fleur

Diagramme floral

Arabette des dames normale

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Ph © J. Berger/Max-Planck – Institut für Entwicklungsbiologie

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Arabette des dames mutante (pistillata)

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Doc. www.acces.ens-lyon

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Les pièces florales sont représentées avec le même symbolisme dans les deux diagrammes.

La lettre V signifie « verticille ». Il s’agit de l’ensemble de pièces florales insérées au même niveau sur l’axe de la fleur.

D’après acces.ens-lyon.fr et tuebingen.mpg.de

document 2 Contrôle génétique de la mise en place des pièces florales

Le développement des pièces florales est sous le contrôle de trois catégories de gènes du développement (appelés gènes du groupe ABC) dont voici le modèle de fonctionnement.

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document 3 Nombre de différences entre les séquences des gènes du groupe A, B, C chez une plante à fleur normale et chez une plante à fleur mutée pistillata

Gènes

Nombre de différences

Du groupe A

0

Du groupe B

1

Du groupe C

0

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Il faut tout d’abord comparer l’organisation florale du mutant à celle d’une plante normale de façon à préciser le problème à résoudre : pourquoi, chez le mutant, les pétales sont-ils remplacés par des sépales et les étamines par des carpelles ?

L’exploitation du document 2 mène à une réponse à cette question : chez le mutant, les gènes du groupe B ne s’expriment pas dans les verticilles 2 et 3, contrairement à ce qu’il se passe au cours de la formation de la fleur chez une plante normale.

Le document 3 permet de proposer une explication à cette absence d’expression des gènes du groupe B : ce sont des gènes mutés, la mutation agissant de manière à ce qu’ils codent pour des protéines non fonctionnelles.

Mobiliser ses connaissances

L’organisation florale est contrôlée par des gènes du développement.

Corrigé

Corrigé

I. Comparaison de l’organisation de la fleur du mutant pistillata à celle de la fleur d’une plante normale

Les diagrammes floraux du document 1 indiquent que, chez le mutant :

les quatre pétales sont remplacés par quatre sépales ;

deux étamines ont disparu et les quatre autres sont remplacées chacune par 2 carpelles soudés.

Ainsi, chez le mutant pistillata, le verticille 2 est un verticille de sépales et non de pétales. De même, le verticille 3 est un verticille de carpelles et non d’étamines.

II. Explication de l’organisation florale du mutant pistillata

Le document 2 indique que, au niveau du verticille 2, les gènes A et B s’expriment, ce qui permet la formation de pétales. Si seuls les gènes A s’expriment (verticille 1), ce sont alors des sépales qui apparaissent.

Chez le mutant, au niveau du verticille 2, se forment des sépales et non des pétales. Donc, dans la zone correspondant au verticille 2, seuls les gènes A s’expriment tandis que les gènes B ne s’expriment pas.

Au niveau du verticille 3, l’expression des gènes B et C chez la plante normale assure la formation des étamines. Lorsque les gènes C s’expriment seuls (verticille 4), ce sont des carpelles qui se forment

Chez le mutant pistillata, le remplacement des étamines par des carpelles indique qu’au niveau du verticille 3, les gènes du groupe C s’expriment seuls, donc que les gènes du groupe B ne s’expriment pas (ou les protéines qu’ils codent ne sont pas fonctionnelles).

Bilan

Chez le mutant pistillata, au cours du développement de la fleur, les gènes B ne s’expriment pas dans les verticilles 2 et 3, contrairement au développement de la fleur normale.

III. Explication de l’organisation florale de pistillata

Le document 3 indique que le génome du mutant ne diffère de celui d’une plante normale que par une seule caractéristique, celle affectant la séquence des gènes B. Chez pistillata, ces gènes B sont donc des gènes mutés qui doivent coder pour une protéine non fonctionnelle.

La mutation de l’un des gènes du développement responsables de l’organisation des pièces florales conduit à la formation d’une fleur mutante sans pétales ni étamines.