TP 9 : une organisation fonctionnelle des plantes adaptée à la vie
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TP 9 : Une organisation fonctionnelle des plantes adaptée à la vie fixée : reproduction sexuée Objectif : Déterminer les particularités de l’organisation reproductrice des plantes à fleurs : résultat de l’évolution Matériel : - Loupe binoculaire; lames de mutants d’Arabidopsis et un représentant sauvage de Brassicacées. - 2 pinces fines, un scalpel I) Organisation de la fleur et contrôle du développement floral Il existe une très grande diversité de fleurs (formes, couleurs, tailles, parfums…). Cet organe des angiospermes impliqué dans la reproduction sexuée et permettant d’identifier une espèce. La fleur à maturité produira des grains de pollens qui sont à l’origine des gamètes mâles et un ou des ovules à l’origine des gamètes femelles. Il existe chez une même espèce des individus anormaux (mutants) qui présentent des anomalies de l’organisation florale (par exemple l’absence de pétales, ou d’étamines) Activités et déroulement des activités Exigences Comprendre ou proposer une démarche de résolution 1) Proposer un protocole expérimental visant à mettre en évidence ces anomalies d’organisation - mises en relation des informations et des connaissances - protocole réalisable et logique florale puis proposez une hypothèse concernant les mécanismes à l’origine de ces anomalies. - hypothèse valable Utiliser des techniques et gérer le poste de travail 2) Réaliser une dissection florale de l’échantillon de type sauvage en suivant le protocole et en vous -réalisation des réglages (éclairage), mise au point correcte ; recherche puis centrage sur une région favorable aidant du Document 1 . - Respect des étapes du protocole de dissection Appeler le professeur pour vérification 3) Observer à la loupe binoculaire le mutant proposé ; repérer les différentes pièces florales. Communiquer à l'aide de modes de représentation 4) En utilisant la fiche technique, représenter le diagramme floral de cette brassicacée sauvage et du - diagrammes floraux corrects ; respect des symboles mutant observé ((Agamous) dans le tableau fourni. Appliquer une démarche explicative 5) En utilisant les données concernant l'expression des gènes dans la fleur de type sauvage, et le diagramme floral de chaque fleur, compléter le tableau d’activité des gènes pour le mutant Agamous et le mutant Apetala. 6) Pour chaque mutant, en déduire le gène inactif = muté. 7)A partir de la mise en relation des informations sur le contrôle du développement floral et des observations réalisées précédemment, expliquer comment l’organisation florale est contrôlée. - Tableau correct -gène muté identifié -Mise en relation des informations tirées des documents et de l’observation des échantillons -cohérence de la déduction avec les informations et avec le problème. II) Rencontre des gamètes et dissémination des graines : La fleur à maturité produira des grains de pollens contenant les gamètes mâles et un ou des ovules contenant le gamète femelle. Privées de mobilité, les plantes ne peuvent pas contribuer elles-mêmes à la rencontre de leurs gamètes, ni à la dissémination de leurs graines leur permettant de germer dans un milieu favorable. Matériel : - Matériel biologique : chélidoine avec graine, fleur de colza, abeilles et bourdons - Matériel protocole nectar : ciseaux fins, verre de montre, eau distillée, agitateur verre, bandelettes glucose Activités et déroulement des activités Exigences Comprendre ou proposer une démarche de résolution 1) Proposer des hypothèses expliquant comment la pollinisation et donc la fécondation croisées (entre deux - mises en relation des informations et des connaissances pour formuler des hypothèses fleurs de pieds différents) et la dispersion des graines sont possibles malgré un mode de vie fixé. Utiliser des techniques et gérer le poste de travail 2) Observer à la loupe binoculaire l’insecte pollinisateur (abeille ou bourdon) et repérer les caractéristiques de celui-ci par rapport à un représentant du même groupe : la guêpe, insecte « non pollinisateur » 3) Observer à la loupe binoculaire la fleur de colza (entomogame ou entomophile) et repérer les caractéristiques de la fleur par rapport à une fleur non pollinisée par les insectes. 4) Réaliser le protocole expérimental permettant de mettre en évidence la nature chimique du nectar contenu dans les glandes nectarifères. 5) Observer à la loupe binoculaire les graines de la grande chélidoine. Repérer ses caractéristiques. -observation détaillée des échantillons, repérage des caractéristiques coordonnées entre les espèces - respect des différentes étapes du protocole ; utilisation maîtrisée du matériel -réalisation des réglages (éclairage), mise au point correcte ; recherche puis centrage sur une région favorable Communiquer à l'aide de modes de représentation 6) Traiter les données obtenues pour les communiquer. Appliquer une démarche explicative -Mise en relation des informations tirées des différents échantillons 7) La co-évolution peut être définie par un ensemble de transformations coordonnées de deux espèces en -cohérence de la déduction avec les informations et avec le problème. interaction l’une avec l’autre qui s’est produit au cours de l’évolution. Montrer que des processus de co-évolution impliquant des interactions plantes/animaux se sont mis en place au cours du temps favorisant la pollinisation et la dissémination des graines chez les plantes à fleurs. TP 9 : Une organisation fonctionnelle des plantes adaptée à la vie fixée : reproduction sexuée Phénotype Diagramme floral Expression des gènes dans la fleur Activité des gènes Arabidopsis thaliana type sauvage V1 : V2 : V3 : V4 : 1. Le gène A agit dans le premier et le deuxième verticille ; le gène B agit dans le deuxième et troisième verticille ; le gène C agit dans le troisième et quatrième verticille. A B 2. L’activité combinée de ces gènes détermine l’identité des organes floraux. Par exemple, l’activité du gène A seule détermine la présence des sépales. C régions du méristème où le gène considéré est actif Arabidopsis agamous type muté Activité des gènes Le modèle suit trois règles : V1 : V2 : V3 : 3. Les activités des gènes A et C s’excluent mutuellement : toute région où le gène A s’exprime est dépourvue de l’activité du gène C et vice et versa. V4 : A Gène inactif muté : …………… B C Activité des gènes Arabidopsis apetala type muté A B C V1 : V2 : V3 : V4 : Gène inactif muté : …………….. Document 1 – Schéma des pièces florales d’une fleur vue en coupe Document 1 – Schéma des pièces florales d’une fleur vue en coupe Document 1 – Schéma des pièces florales d’une fleur vue en coupe Document 1 – Schéma des pièces florales d’une fleur vue en coupe TP 9 : Une organisation fonctionnelle des plantes adaptée à la vie fixée : reproduction sexuée Protocole de la dissection florale 1) Enlever les sépales et les pétales et les disposer sur votre feuille en respectant l’agencement spatial dans la fleur: - A l’aide des 2 pinces fines, ôter délicatement les sépales (pièces florales chlorophylliennes les plus externes) en regardant s’ils sont soudés ou libres. - Faire de même pour les pétales (pièces florales colorées). 2) Enlever les organes reproducteurs et les positionner sur votre feuille en prenant soin de garder la même disposition que sur la fleur - Prélever à l’aide des pinces l’ensemble des étamines en regardant si elles sont soudées ou non. - Détacher le pistil à l’aide des pinces, puis couper délicatement transversalement l’ovaire situé à sa base (pédoncule floral) 3) Observer les organes reproducteurs : - Observer le pollen d’une étamine à la loupe binoculaire. Les étamines sont constituées d’un filet sur lequel est fixée l’anthère. - Observer, dans l’ovaire, les ovules contenus dans les carpelles à la loupe binoculaire. Compter les carpelles. Réaliser un diagramme floral Un diagramme floral est une représentation conventionnelle des pièces florales d’une fleur coupée transversalement. Plan de coupe représentant le diagramme floral Comment réaliser un diagramme floral : voir livre page 118 -tracer des cercles pointillés concentriques représentant les couronnes (ou verticilles) des pièces florales ; -Utiliser les symboles conventionnels suivants : les sépales : croissants blancs. Les relier par un trait s’ils sont soudés. les pétales : croissants noirs. Un trait plein relie les pétales s’ils sont soudés. La position des pétales par rapport aux sépales est respectée. les étamines : section transversale d’anthère avec les loges. On représente leur nombre et leur position. On respecte les différences de taille et on les relie par un trait plein si elles sont soudées. les ovaires : en section transversale en représentant les carpelles, en respectant leur nombre et leur position. On représente aussi les ovules. pièce manquante : une croix en lieu et place du ou des pièces manquantes (par rapport à une structure florale de référence) ;
