Introduction de l’activité :
La pomme est sans conteste l’un des fruits les plus communs. Mais malgré sa grande banalité, la diversité des variétés de ce fruit est immense. Il existerait plus de 7 000 variétés de pommes cultivées à travers le monde : sucrée, acidulée, ferme, juteuse, croquante… les caractéristiques sont nombreuses.
©Cjp24 (CC BY-SA 4.0)
Mais la sélection artificielle n’a pas que des avantages : la tavelure du pommier est une maladie provoquée par un champignon. Elle entraîne des lésions noires ou brunes à la surface des feuilles ou des fruits. Rarement mortelle pour l’arbre, la maladie peut néanmoins réduire drastiquement la production de fruit (jusqu’à 100 %).
Les études montrent que la tavelure attaque beaucoup plus certaines variétés cultivées en comparaison avec les variétés anciennes ou sauvages.
Document 1 : La sélection artificielle à l’origine de la diversité des choux
a. La diversité des choux à partir de la variété sauvage
b. Répartition de la variété sauvage du chou et de plusieurs variétés cultivées
c. La sélection artificielle du chou par l’être humain : une domestication pour le meilleur et pour le pire
Le chou sauvage a un goût très amer, contrairement aux variétés cultivées. Son amertume est liée à des toxines végétales amères dissuasives pour beaucoup d’herbivores. La sélection de la forme moins amère a rendu les choux plus digestes pour l’être humain… mais aussi pour bien d’autres organismes (chenilles, pucerons…).
Les traitements insecticides ont donc été rendus nécessaires par cette sélection artificielle.
Lors de la mastication ou de l’utilisation de couverts, les membranes cellulaires du chou sont rompues et le glucosinolate contenu dans la vacuole est hydrolysé par l’enzyme myrosinase en sulforaphane, un composé soufré à l’origine de l’amertume.
Document 2 : Mise en évidence expérimentale des caractéristiques phénotypiques sélectionnées chez les tomates
Comme son nom ne l’indique pas, la tomate groseille (Solanum pimpinellifolium) n’appartient pas à la même espèce que les tomates cultivées (Solanum lycopersicum L.). Mais elle intéresse cependant beaucoup de chercheurs car la tomate groseille, originaire du Pérou, pourrait avoir participé, par des croisements, à l’origine de nos tomates.
©Botaniske forening i København.; Dansk botanisk forening (CC BY 2.0)
🧪 Démarche expérimentale : 📝
Démarche :
Comparaison de structures de différents fruits de tomates avec celles des tomates groseille.
Matériel :
- tomate groseille
- tomate roma
- tomate cœur de bœuf
Protocole :
1. Réaliser une coupe transversale des fruits fournies
2. Comparer la masse (du fruit entier) et le nombre de loges. (La teneur en sucres, mesurée par un réfractomètre, est fournie.)
Données d’une tomate groseille :
- Masse : 10 g
- Nombre de loges : 2
- Teneur en sucres : 6,5 °Bx
Données d’une tomate « cœur de bœuf » :
- Masse : 200 à 700 g
- Nombre de loges : + de 10
- Teneur en sucres : 9 °Bx
Données d’une tomate « roma » :
- Masse : 60 à 70 g
- Nombre de loges : 2
- Teneur en sucres : 5 °Bx
Astuce :
La Brix (°Bx) représente la densité et la concentration en sucres.
Document 3 : Goulot d’étranglement et syndrome de domestication : les dérives de la domestication des plantes
a. La domestication, un goulot d’étranglement génétique
Dans l’Histoire, il existe de nombreux exemples de destruction de récoltes dues à des parasites, des champignons ou encore des aléas climatiques. Au XIXe siècle, en Irlande par exemple, la récolte de pommes de terre a été détruite par un champignon, ou encore en France, le Mildiou (champignon) a ravagé des vignes entières. Les variétés sauvages de ces plantes cultivées ne sont pas toutes affectées au même degré par ces destructions. En effet, la domestication provoque inévitablement une baisse importante de la diversité génétique de l’espèce. De même, lorsque les variétés de pays sont remplacées par des cultivars (variétés de plantes obtenues par sélection), la diversité génétique s’érode encore.
b. Le syndrome de domestication
Le syndrome de domestication désigne l’ensemble des modifications entre une plante cultivée et sa variété sauvage. Au fil du processus de sélection artificielle, les plantes cultivées perdent souvent des caractéristiques nécessaires à leur survie en milieu sauvage. Les êtres humains doivent alors compenser ces faiblesses par différents traitements possibles : irrigation, insecticides, protection au froid, etc.
Exemples de syndrome de domestication rencontré chez le blé
Document 4 : L’affaiblissement immunitaire des plantes domestiquées
a. Pas de quoi garder la banane !
Originaires de bananiers sauvages de Papouasie (Océanie), les bananiers modernes sont aujourd’hui cultivés dans toutes les régions tropicales.
Les bananiers comestibles sont stériles car ils ne font pas de graine, ils doivent donc être bouturés.
Le Fusarium oxysporum est un champignon du sol qui provoque la maladie dite « de Panama ». Il remonte par le système racinaire, se développe dans l’ensemble des organes de la plante jusqu’à la tuer.
La variété de banane appelée « Gros Michel », qui dominait le marché dans les années 1960, a été victime de la souche TR1 de ce champignon. À la suite de l’effondrement de la production, elle a été remplacée par une autre variété dite « Grande Naine Cavendish » résistante à TR1. En 1990, des chercheurs ont identifié en Asie du Sud-Est des bananiers Cavendish atteints par une nouvelle souche TR4.
b. La menace du doryphore
Le doryphore est un insecte coléoptère dont les larves se nourrissent de plantes de la famille des Solanacées, comme les tomates ou les pommes de terre.
Comme moyen de défense, les plantes sauvages possèdent des poils sur les feuilles ou les tiges sur lesquels on peut détecter du méthylcétone-2-tridécanone, une molécule toxique pour les larves de doryphore.
À l’aide du document 1, montrez que l’apparition de nouvelles formes de choux correspond à une réponse aux contraintes environnementales et humaines, et que ces nouvelles formes contribuent à une augmentation de la biodiversité qui ne va pas sans des conséquences inquiétantes à moyen et long terme. Pour cela :
1. construisez un tableau précisant pour chaque chou l’organe d’intérêt développé et les caractéristiques écologiques ;
2. mettez en relation les informations apportées par le document 1-a et 1-b afin d’expliquer l’existence de cette diversité de choux ;
3. justifiez, à partir de cet exemple, que la sélection artificielle est à l’origine d’une certaine biodiversité mais que celle-ci peut être menacée à moyen ou long terme.
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