Poly TDBV 2011
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Séance 6 : Particularités du développement des plantes à fleurs I - Citer, en 6 points, les spécificités des plantes qui vous paraissent les plus importantes en terme de développement II - Dessiner un cycle complet de développement d’une plante à fleur III - Quels sont les avantages et les inconvénients d’ comme espèce modèle ? IV - Maintien des cellules souches : le modèle Wuschel/Clavata WUSCHEL Dans quelle partie du Méristème Apical Caulinaire (MAC) s’exprime le gène WUSCHEL (WUS) ? Quel est le phénotype du mutant perte de fonction wus ? Quelle est la fonction de WUS ? CLAVATA 3 mutants clavata mutés dans 3 gènes différents ont été identifiés (clv1, clv2 et clv3). Quel est le phénotype des 3 mutants clv? Comment a-t-on montré qu’il s’agit de 3 gènes différents ? Quelle est la fonction biologique des gènes CLV ? 30 Interactions entre WUS et CLV 1 – L’expression ectopique de WUS dans le MAC est suffisante pour provoquer une augmentation de la taille de la zone centrale. Exemple de plantes pCLV1::WUS . Conclusion ? 2 – L’expression ectopique de WUS dans les primordia sous le contrôle du promoteur de ANTEGUMENTA provoque une surexpression de CLV3 dans la zone d’expression de ANT 3 – Le domaine d’expression de WUS est agrandi chez les mutants clavata. 31 A l’inverse, le surexpresseur de CLV3 présente un phénotype semblable à celui du mutant wus. Fig.A Type sauvage Fig. B, D, E et F : 35S ::CLV3 Que pouvez-vous conclure ? D’après ces observations, schématiser le fonctionnement des facteurs WUS et CLV dans le maintien des cellules souches. Quel peut-être le phénotype du double mutant wus clv ? V – Initiation florale et photopériodisme Commentez et interpréter les 2 expériences ci-dessous : 32 VI – Contrôle génétique de la morphogenèse florale : le modèle ABC Les gènes homéotiques sont impliqués dans le contrôle du nombre, de la position et de l'identité des organes floraux. La variation de morphologies des fleurs dépend des mutations et des remaniements chromosomiques qui affectent le nombre d’organes floraux, la symétrie florale, l’expression des organes sexués. En fonction de leur morphologie, les fleurs sont classées en deux grands groupes : Les actinomorphes : Elles possèdent des fleurs qui ont une symétrie radiale (plan de symétrie bilatérale). Les zygomorphes : Elles possèdent un seul plan de symétrie ou une symétrie dorsiventrale. Le modèle ABC (Cohen et Meyerowitz, 1991) tente d'expliquer comment les fonctions de différents gènes (appartenant à 3 classes A, B et C), se combinent pour fournir une information de position et permettre le développement des organes pendant la formation de la fleur. Les bases de cette théorie reposent sur les 4 principes suivants: 1 - Une fleur normale (de type sauvage) est composée de 4 verticilles correspondants aux 4 types d'organes floraux: sépales (S), pétales (P), étamines (E) et carpelles(C). Figure 5. Figure 5: Fleur sauvage d'Arabidopsis thaliana 2 - Les gènes appartenant aux classes A, B et C contrôlent la différenciation des organes floraux. Ils agissent de façon précoce et sont spécifiques de certaines régions de la fleur (figure 6): 3 - Les gènes de la classe A contrôlent les verticilles 1 et 2 (sépales et pétales) Les gènes de la classe B contrôlent les verticilles 2 et 3 (pétales et étamines) Les gènes de la classe C contrôlent les verticilles 3 et 4 (étamines et carpelles) Ces 3 groupes de gènes agissent de façon combinatoire pour contrôler 33 l'identité des organes floraux se formant à partir d'une ébauche. Un organe se formant dans une région où seule l'activité A est présente devient un sépale Un organe se formant dans une région où les activités A et B sont présentes se transforme en pétale La présence simultanée des activités B et C induit la formation d'étamines En présence de la seule activité C, l'organe se transforme en carpelle 4 - Les fonctions A et C sont mutuellement antagonistes: Quand l'activité A est absente, c'est l'activité C qui s'exprime dans les 4 verticilles Quand l'activité C est absente, c'est l'activité A qui s'exprime dans les 4 verticilles B A Sépale C Pétale Etamine Carpelle Exercice 3: Le modèle ABC a été établi grâce à l'observation de mutants où l'expression de gènes appartenant à une ou plusieurs classes est éteinte. D'après ce modèle, quel est le phénotype des mutants suivants (les exemples donnés correspondent aux mutants identifiés chez Arabidopsis thaliana)? - Mutant d'un gène de la classe A (ex: apetala2) - Mutant d'un gène de la classe B (ex: pistillata) - Mutant d'un gène de la classe C (ex: agamous) - Double mutant apetala2 pistillata - Double mutant pistillata agamous - Triple mutant apetala2 pistillata agamous 34 Séance 7 : Les phytohormones Plan de la séance : A – Les hormones végétales Définitions Principales caractéristiques Propriétés physiologiques Méthodes de dosage Modes d’action : quelques exemples Mécanismes d’action moléculaires : quelques exemples B – Utilisation des hormones végétales en culture in vitro (CIV) A – Les hormones végétales A-1 Notion d’hormone : historique et définition Donner la définition d’une hormone végétale Quelles sont les particularités du système hormonal végétal par rapport à celui des animaux ? A-2 Principales caractéristiques Faire un tableau présentant pour chaque type d’hormone : la famille, le type de molécule et leur principaux effets physiologiques A-3 Modes d’action : quelques exemples Interprétez les résultats d’expériences suivantes : 1 – Action de l’auxine sur l’élongation cellulaire 35 2 - Régulation de l’utilisation des réserves lors de la germination A B 36 3 - Voie de signalisation hormonale : exemple de l’éthylène 3-1 Des plantules d’Arabidopsis thaliana de génotype sauvage (WT), mises à germer à l’obscurité en présence d’éthylène (Fig. 1A & 1B), présentent une triple réponse. Ce phénotype est utilisé comme critère pour sélectionner des mutants affectés dans les processus physiologiques dépendant de l’éthylène. La figure 1C montre des mutants présentant un phénotype de triple réponse constitutive. 3-2. Plusieurs expériences ont été réalisées afin de mieux caractériser les mutants eto1et ctr1(Tab. I &II, Fig.2). 37 Figure 2 : Phénotypes de plantes sauvages et mutantes cultivées à l ’obscurité en absence ou en présence de différents inhibiteurs. L’aminoethoxyvinylglycine (AVG) est un inhibiteur de l’ACC synthase et l’AgNO3 est un inhibiteur de la perception de l’éthylène. . A l’aide des résultats présentés ci-dessus, précisez la fonction des protéines ETO1 et CTR1. 38 3-3. Une étude a été menée sur l’ACC synthase (ACS), une enzyme de la voie de biosynthèse de l’éthylène (Fig. 3 & 4) Que peut-on conclure sur la fonction de la protéine ETO1? 39 B - Utilisation des hormones végétales en culture in vitro Plant tissue culture. Theoretically, any plant cell--except those lacking a nucleus or enclosed by a rigid, secondary wall--is potentially capable of regenerating the organism from which it was derived. Such a cell is said to be totipotent. Collections of similar cells form tissues, tissues and tissue systems are organized into organs, and the specific spatial arrangement of organs constitutes the organism. Plants can be regenerated in vitro (in an artificial environment) from organ explants (root and shoot tips, buds, leaf primordia, developing embryos, bud scales, and so on), tissue explants (pith, cortex, epidermis, phloem, nucellus), cells (parenchyma, collenchyma, uninucleate or binucleate pollen grains), and protoplasts. The scheme shown here illustrates some of the pathways by which micropropagation can be achieved. Traduire la légende 40 Composition d’un milieu de culture usuel Quelle est la différence entre les microéléments et les macroéléments? A votre avis, quels composés manquent dans ce milieu ? 41 Type d’organogenèse contrôlée par les concentrations relatives d’auxines et de cytokinines 42 En fonction de la composition du milieu de culture et de la nature de l’explant utilisé, en déduire quel type d’organogenèse vous devriez observer et remplir le tableau ci-dessous. T Nature de l’explant Milieu de base sans hormone A B C Milieu de base + Milieu de base + Milieu de basse + AUX 2 mg/l AUX 0,2 mg/l CK 0,2 mg/l CK 2 mg/l AUX 2 mg/l CK 2 mg/l Tige avec un bourgeon axillaire Tige sans bourgeon axillaire Racines Disque de feuille 43
