Domestication des plantes : sélection et amélioration

1. a)Le maïs vient d’une téosinte mexicaine (≈ 9 000 ans), de la même espèce (hybrides fertiles). En ressemant chaque année une partie de leur récolte, les cultivateurs ont exercé une sélection artificielle empirique, volontaire (gros épis) ou inconsciente (épis restés entiers) : ils voyaient le phénotype, ils ont changé les fréquences d’allèles. Caractères : tige principale au lieu d’une plante ramifiée, un à trois gros épis à grains nus au lieu de nombreux petits épis à grains enveloppés qui se désarticulent (syndrome de domestication). Bases génétiques : quelques gènes à effet majeur — tb1, plus exprimé (séquence régulatrice), qui freine les ramifications ; tga1, protéine modifiée, grain nu — et des gènes à effet faible ; allèles apparus par mutation, souvent déjà présents ; diversité réduite (goulot). Dépendance : grains non dispersés ni protégés, la plante ne se maintient plus sans semis : relation mutualiste. (2)
2. b)Sélection massale (graines des plus beaux pieds) et généalogique (autofécondations → lignées pures). Hybridation : hybrides F1 de deux lignées pures, homogènes et vigoureux (hétérosis), F2 hétérogène ; rétrocroisements, la part du donneur étant divisée par 2 à chaque génération ; croisement entre espèces et colchicine (triticale) ; marqueurs moléculaires pour aller plus vite. Biotechnologies : transgénèse (gène d’une autre espèce, Agrobacterium ; maïs Bt) et édition du génome (CRISPR-Cas9, gène de la plante modifié à un endroit précis). Deux questions de société, avec les arguments de chaque camp : rachat annuel des semences F1 et rémunération des semences de ferme (dépendance / financement de la recherche) ; certificats d’obtention et brevets ; Catalogue officiel (DHS) et place des variétés locales ; règlement européen de 2026 sur les nouvelles techniques génomiques. (2)
3. c)Après le goulot de la domestication, quelques variétés élites homogènes ont remplacé les variétés locales sur de grandes surfaces. Plantes moins défendues (toxines, enveloppes), même variété ou même gène de résistance partout : un parasite qui contourne la résistance atteint d’un coup toutes les parcelles et s’y propage vite (pomme de terre en Irlande en 1845-1849, environ un million de morts ; bananiers clonés). Réponses : rotation, mélanges de variétés ou d’espèces, alternance des gènes de résistance, lutte biologique ; ressources génétiques (variétés anciennes, espèces sauvages apparentées) porteuses d’allèles de résistance ou de tolérance, transférés par croisements ou génie génétique, pour réduire les intrants ; conservation ex situ et in situ. (2)

Ce que le correcteur attend — À la question 1, la distinction entre ce que voit l’agriculteur (le phénotype) et ce qui change (les fréquences d’allèles), et la nuance régulation (tb1) / protéine (tga1). À la question 2, des techniques classées par leur principe et des enjeux présentés avec les arguments de chaque camp, sans prendre parti.

1. a)Espèce A (AA, $2n=26$) : gamètes A, $n=13$. Espèce D (DD, $2n=26$) : gamètes D, $n=13$. Hybride direct : AD, $13+13=26$ chromosomes. (1,5)
2. b)Les 13 chromosomes A et les 13 chromosomes D ne sont pas homologues : chaque chromosome est seul de son type. À la prophase I de la méiose, ils ne peuvent pas s’apparier et se répartissent au hasard : les gamètes sont déséquilibrés et non viables. Ce n’est pas le nombre de chromosomes qui compte, mais la présence d’homologues. (1,5)
3. c)Le doublement donne AADD, $2\times 26=52$ chromosomes : c’est la formule de G. hirsutum. Chaque chromosome A a désormais un homologue A, chaque chromosome D un homologue D : la méiose est normale, les gamètes AD (26 chromosomes) sont équilibrés et la plante est fertile, isolée de ses parents : une espèce nouvelle. (1,5)
4. d)Cette hybridation est un événement naturel, spontané, antérieur à l’agriculture, qui a produit une espèce nouvelle. La domestication est la sélection, par l’humain et au fil des cultures, de caractères d’une espèce déjà existante (ici des fibres longues). Exemple d’espèce née ainsi dans des champs : le blé tendre (AABBDD), issu d’un amidonnier cultivé et d’Aegilops tauschii. (1,5)

Le piège de l’exercice — À la question 2, répondre « trop ou pas assez de chromosomes » est faux : l’hybride en a 26 comme ses parents. Seule l’absence d’homologues explique l’échec de la méiose.

1. a)Chute des grains : 78 % chez le riz sauvage, ce qui disperse la descendance ; 4 % chez le riz cultivé, donc presque tout est récoltable. Germination : 9 % des grains frais du riz sauvage (dormance : levée étalée, descendance protégée d’une mauvaise saison) ; 88 % chez le riz cultivé, d’où une levée rapide et groupée après le semis. Ce sont des traits du syndrome de domestication. (2)
2. b)La mutation est apparue au hasard chez quelques plantes. À la récolte, ces plantes avaient encore leurs grains : surreprésentées dans la récolte, elles l’étaient aussi dans les semences suivantes. Répété chaque année, ce tri a rendu l’allèle muté majoritaire : une sélection souvent inconsciente. À l’état sauvage, cet allèle serait désavantageux. (2)
3. c)Plus de copies d’AMY1, plus d’amylase dans la salive. Riche en amidon : 70 % des personnes ont au moins 6 copies, contre 37 % pour une alimentation pauvre en amidon, presque deux fois plus. Le chimpanzé en a 2 : les copies ont augmenté dans la lignée humaine. Le régime compte, pas l’agriculture seule (Hadza). Les duplications, apparues au hasard, ont été favorisées là où l’amidon abondait. (2)
4. d)L’humain a transformé le riz : sa sélection, souvent inconsciente, a retenu des allèles (sh4, absence de dormance) défavorables à l’état sauvage ; le riz cultivé dépend de lui pour se reproduire. Le riz a transformé l’humain : l’adoption des céréales, évolution culturelle, a changé le régime et créé une pression de sélection ; les copies d’AMY1 sont plus fréquentes là où l’amidon abonde (évolution biologique). Relation mutualiste et coévolution. (2)

Le piège de l’exercice — À la question 3, ne pas écrire que l’alimentation « crée » des copies du gène : les duplications sont apparues au hasard, et la sélection n’a fait que changer leur fréquence. Et le document 3 montre une corrélation entre groupes de populations, pas une cause chez chaque personne.