Introduction

Beaucoup de plantes à fleurs comme le fraisier ont deux modes de reproduction, l’un sexué, l’autre asexué.

La reproduction sexuée dépend de la méiose, qui produit les gamètes mâles dans les étamines et les gamètes femelles dans le pistil, et de la fécondation, qui se déroule au sein d’un ovule. Les ovules fécondés deviennent les graines qui donnent naissance aux plantes de la génération suivante.

Au cours de la reproduction asexuée (ou multiplication végétative), il n’y a ni méiose ni fécondation. Ses modalités sont variables, mais la mitose intervient nécessairement.

Ces différences entre les deux modes de reproduction se répercutent sur la transmission des gènes des plantes parentales à leur descendance. Nous allons le voir en comparant comment on peut obtenir une descendance de plantes toutes hétérozygotes pour deux gènes, à partir d’individus parentaux eux-mêmes hétérozygotes pour les mêmes gènes.

I. Obtention d’une descendance hétérozygote par reproduction sexuée

A. Composition génotypique de la génération F1 obtenue à partir de parents hétérozygotes pour deux gènes

Prenons l’exemple du fraisier du document. Il montre des fruits, ce qui indique une reproduction sexuée de la plante. D’après la légende, elle s’est effectuée par autopollinisation, ce qui signifie que le pollen produit a pollinisé le pistil des fleurs du même fraisier. La rencontre entre gamètes mâles et femelles issus d’un même plant correspond à une autofécondation.

Le génotype de ce fraisier pour les deux gènes considérés, l’un régissant la grosseur de la fraise, l’autre sa richesse en sucres, est : (t+//t– ; s+//s–).

Par suite de la dominance des allèles t+ et s+, le phénotype de la fraise est [gros fruits sucrés], c’est-à-dire qu’elle a les qualités d’intérêt.

Les deux gènes sont indépendants, donc situés sur des chromosomes non homologues. Par suite du brassage interchromosomique à la méiose, le fraisier a produit 4 types de gamètes en quantités égales, qu’il s’agisse des gamètes mâles ou des gamètes femelles : (t+/s+/), (t+/s–/), (t–/s+/) et (t–/s–/).

L’échiquier de croisement ci-dessous indique les divers génotypes de la descendance F1.

On constate que cette descendance n’est pas entièrement hétérozygote pour les deux gènes. Seuls 4 génotypes, signalés dans l’échiquier, le sont. L’objectif visé n’est pas atteint.

B. Obtention d’une génération F2 entièrement hétérozygote pour les deux gènes

Dans la génération F1 précédente, il y a 1/16 de plantes homozygotes (t+//t+ ; s+//s+) et 1/16 de plantes homozygotes (t–//t– ; s–//s–). En réalisant un croisement entre deux plantes de génotype (t+//t+ ; s+//s+) et (t–//t– ; s–//s–), on obtiendra une descendance entièrement hétérozygote. Cela implique d’empêcher l’autopollinisation et de faire plusieurs opérations pour repérer, à partir des phénotypes, les plants qui ont les génotypes recherchés.

II. Obtention d’une descendance hétérozygote par reproduction asexuée

A. Formation de clones

Le document montre qu’à partir du pied de fraisier initial, il s’en est formé deux autres à partir d’un organe végétatif, le stolon. On parle de multiplication végétative, qui est une forme de reproduction asexuée.

La croissance du stolon est réalisée grâce aux nombreuses mitoses des cellules du méristème du bourgeon terminal du stolon. La formation d’une nouvelle plante repose sur la propriété de totipotence des cellules végétales du méristème.

Les mitoses ayant permis la formation des nouveaux pieds sont des reproductions conformes. Il n’y a pas de brassage génétique : les pieds de fraisier formés ainsi ont tous le même génotype que la plante mère et forment un clone de plantes hétérozygotes pour les deux gènes.

B. Évolution clonale

Lors de la réplication de l’ADN qui précède l’entrée en mitose des cellules, il y a toujours des mutations qui touchent quelques gènes. Les nouveaux allèles apparus se transmettent ensuite aux cellules qui dérivent de celles ayant subi les mutations. Si chez le fraisier il y a des mutations dans les cellules du bourgeon terminal du stolon, celles-ci peuvent se retrouver dans les cellules des fleurs et des fruits ainsi que dans celles de nouveaux stolons. Le génotype du clone évolue ainsi inexorablement, et cela peut parfois se traduire dans le phénotype. Mais la mutation est un phénomène aléatoire, et dans le cas du fraisier étudié elle ne peut avoir d’impact que si elle affecte les gènes régissant la grosseur des fruits et leur richesse en sucres.

Conclusion

Par les deux modes de reproduction, on peut obtenir, à partir d’individus hétérozygotes pour deux gènes, une descendance entièrement hétérozygote. Avec la reproduction asexuée, qui ne fait intervenir aucun brassage génétique, mais uniquement des mitoses qui conservent le même génome parental, on obtient rapidement un clone de plantes ayant le même génotype que les parents, donc exprimant le même phénotype, en particulier les caractéristiques d’intérêt. En outre, comme le montre l’exemple du fraisier, c’est un procédé qui peut être très rapide et engendrer une descendance nombreuse.

Pour obtenir le même résultat avec la reproduction sexuée, il faut croiser les plantes parentales hétérozygotes pour les deux gènes. Mais ce croisement n’aboutit pas à une descendance entièrement hétérozygote. Il faut alors recueillir les graines de la génération F1 pour sélectionner les plantes homozygotes ayant des génotypes différents. Leur croisement engendrera une descendance entièrement hétérozygote. Ce processus, long, implique des semis de graines issues des croisements réalisés.

La reproduction asexuée est donc le mode de reproduction à privilégier lorsqu’on désire obtenir rapidement et en grand nombre une descendance entièrement hétérozygote à partir de parents ayant ce génotype. On peut toutefois noter que des mutations peuvent créer des génotypes, et mener parfois à des phénotypes différents de ceux des plantes parentales.