Brassica rapa

Brassica rapa
Ref :
107 234
Génétique mendélienne : mono et
dihybridisme
Français – p 1
Version : 8006

Brassica rapa
Génétique mendélienne : mono et dihybridisme
Ref :
107 234
FRANÇAIS 1
1 Composition du kit
- Graines de Parent 1 : Brassica rapa sauvage double dominant (environ 100).
- Graines de Parent 2 : Brassica rapa mutant double récessif (environ 100).
- Graines de F1 di-hétérozygote (environ 100).
2 Objectifs
- Réaliser des expériences de mono ou dihybridisme en appliquant strictement
la méthode de Mendel.
- Exploiter les résultats obtenus pour valider le modèle explicatif proposé par
Mendel.
- Suivre le cycle complet de développement de la plante et à partir des
observations, établir les principes fondamentaux de la reproduction sexuée
des végétaux indispensables pour la compréhension des travaux de Mendel.
Il s’agit donc de proposer aux élèves des activités très formatrices sur le plan
pratique et qui s’insèrent parfaitement dans la partie « les débuts de la
génétique : les travaux de Mendel » du programme de Terminale S en
spécialité.
3 Caractéristiques des souches de Brassica
rapa
- Les souches de Brassica rapa sont sélectionnées par croisements, il ne
s’agit pas d’organismes génétiquement modifiés.
- Le cycle de développement est court : environ 40 jours de graines à graines
dans les conditions optimales de culture, avec éclairement permanent.
- Autopollinisation : rare.
- Les graines récoltées sont capables de germer sans période de
vernalisation, le lendemain de la récolte.
- Graines à l’origine de lignées pures ou d’hybrides de première génération.
- Phénotypes macroscopiques repérables après 2 ou 3 jours de culture : la
présence ou l’absence d’anthocyanes est visible dès la germination des
cotylédons.
- Phénotype repérable au niveau cellulaire : présence ou absence
d’anthocyanes dans les vacuoles.
4 Des variétés qui répondent aux critères
mendéliens
Les graines de Brassica rapa Parent 1 et Parent 2 fournies appartiennent à
des lignées pures. On ne considèrera la transmission que d’un ou de 2
couples de caractères. Dans chaque couple, la présence de l’un des
caractères exclut celle de l’autre et chacun est facilement repérable. D’autre
part il y a ici ségrégation indépendante des caractères.
- 1er couple de caractères : présence d’anthocyanes /absence d’anthocyanes
- 2ème couple de caractères : feuilles bien vertes/feuilles vert-jaune.
Les graines Parent 1 (souche sauvage : (pr+ ; yg+)) donnent des plantes avec
anthocyanes (hypocotyle et nervures pourpres) et des feuilles (et cotylédons)
bien vertes.
Les graines Parent 2 (souche portant deux mutations récessives (pr ; yg))
donnent des plantes sans anthocyanes et à feuilles vert-jaune.

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5 Conduite des expériences : application de
la méthode mendélienne
5.1 Principe
- Réaliser une double culture permettant de procéder à une pollinisation
croisée entre les plantes appartenant aux lignées pures P1 et P2.
- Récolter les graines, les faire germer et procéder à une étude quantitative de
la répartition des caractères des 2 couples (ou d’un seul) chez les hybrides de
1ère génération (F1) sur un échantillon statistiquement satisfaisant.
- Compléter éventuellement avec un croisement F1 x F1 qui peut être mené
en même temps que le précédent si on utilise les graines F1 fournies ou
après, si on se sert des graines récoltées.
- Un croisement test nécessitant une pollinisation croisée entre F1 et P2
semble indispensable pour valider le modèle explicatif de Mendel.
5.2 Protocole
- Cultiver les souches dans les conditions optimales : voir ci-dessous le
paragraphe « Culture de Brassica rapa » et « Croisement et pollinisation ».
Trois croisements peuvent être menés en parallèle mais avec des blocs de
godets différents. - Penser à bien étiqueter :
- P1 x P2. Utiliser toutes les graines P1 fournies et la moitié des
graines P2 par exemple.
- P2 x F1. Utiliser le reste des graines P2 et la moitié des graines F1.
- F1 x F1. Utiliser le reste des graines F1.
- A T = 3 jours, enregistrer les caractères que présente chaque plant.
- Bien suivre les différentes étapes du cycle biologique (penser à prendre
éventuellement des photos si on souhaite les exploiter ultérieurement), réaliser
une dissection florale en relation avec la technique expérimentale de Mendel.
- Procéder méthodiquement à la pollinisation croisée entre P1 et P2, entre F1
et P2 et entre F1 et F1.
- Utiliser une brosse à pollen nouvelle pour chaque pollinisation.
L’autopollinisation étant rare, il n’est pas nécessaire de cacher les pistils.
- Suivre le passage de la fleur au fruit (prendre éventuellement des photos
numériques), récolter les graines dans des sachets étiquetés.
- Déterminer la répartition des caractères étudiés chez les descendants après
une simple germination en milieu humide et éclairé (sur boîtes de pétri par
exemple).
- Enregistrer les résultats à T = 3-5 jours.
6 Exploitation des résultats
Le protocole proposé permet d’obtenir les résultats d’une expérience de
dihybridisme ou de monohybridisme dans le cas où on ne prend en compte
que l’un des couples de caractères. Les élèves doivent les utiliser pour valider
le modèle explicatif de Mendel. On peut leur fournir les principales
formulations de Mendel afin qu’ils puissent confronter les résultats obtenus au
modèle. Il est intéressant d’attirer leur attention sur la nécessité d’analyser un
grand nombre de descendants.

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7 Prolongements pédagogiques possibles
- Les résultats sont, bien sûr, dans un premier temps interprétés dans le cadre
du modèle mendélien. On peut ensuite demander une interprétation plus «
moderne » intégrant les données de la théorie chromosomique de l’hérédité.
- Des observations microscopiques permettent d’observer facilement le pollen,
la germination des tubes polliniques, les ovules … ou encore le phénotype «
anthocyanes » au niveau cellulaire (observation des vacuoles colorées).
- Ces expérimentations peuvent être intégrées à certains TPE du thème «
hériter, innover ». L’exploitation des résultats peut conduire les élèves à un
calcul de Khi2.
- Une autre expérience de monohybridisme faisant intervenir le couple de
caractères « en rosette »/« standard » du kit Brassica « morphogénèse,
génotype et phénotype » (référence 108 004) peut également être réalisée.
8 Culture des Brassica rapa
Les souches de Brassica rapa proposées sont sélectionnées pour offrir un
cycle de développement très court, compatible avec un rythme scolaire.
Il est possible à partir de graines de parents d’obtenir une 2ème génération en
moins d’un mois et demi.
Cette croissance rapide et « forcée » nécessite un environnement
extrêmement favorable :
- Apport d’eau et d’engrais en continu et en quantité suffisante.
- Eclairage à spectre horticole intense et continu ; l’éclairage devant
être maintenu à moins de 10 cm de l’apex des plantes, il est
nécessaire d’envisager un système qui permette la remontée
progressive des rampes au fur et à mesure de la croissance des
plantes.
- Température optimale : 23-24°C. Il est nécessaire d’éviter les écarts
thermiques et donc de disposer d’une enceinte confinée mais aérée.
L’enceinte éclairante (réf. 554 005) et le kit de mise en culture (réf. 544 001)
ont été spécialement développés pour répondre aux besoins énoncés ci-
dessus, pour faciliter ainsi la culture des souches de Brassica rapa dans des
conditions optimales et rendre possible l’exploitation de résultats statistiques.
9 Croisement et Pollinisation
- A partir du 13ème jour, la floraison débute sur certains plants. Pratiquer la
pollinisation croisée à l’aide d’une brosse à pollen (fournie dans le kit de mise
en culture réf. 544 001) :
- prélever du pollen sur les étamines d’une fleur d’une plante et le transporter
sur le pistil d’une fleur appartenant à une autre plante. L’opération doit être
réalisée avec méthode. Elle s’étale sur 3 ou 4 jours. Le pollen ne conserve son
pouvoir germinatif que 4 jours environ et le stigmate n’est réceptif que dans les
2 ou 3 jours qui suivent l’ouverture de la fleur.
Une fois la pollinisation réalisée sur quelques fleurs, on peut couper les
bourgeons floraux encore fermés.
Il est possible de vérifier la présence de pollen jaune sur la brosse par simple
observation à la loupe binoculaire. Les grains de pollen sont nettement visibles
dans les poils noirs du goupillon.

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10 Fructification - Récolte des graines
- A T = 18-22 jours : début du développement des fruits, les pétales et sépales
se dessèchent.
- A T = 23-38 jours : suite du développement des fruits et grossissement des
graines.
- Vers T = 38 jours, les fruits commencent à brunir, on peut alors priver les
plantes d’eau.
- A T = 40-42 jours, les siliques bien déshydratées sont récupérées, placées
dans un petit sachet. Il faut alors provoquer leur déhiscence en triturant le
sachet. Les graines sont récoltées et étiquetées.
Mise en culture de la 2ème génération : Les graines récoltées peuvent être
mises en culture dans les jours qui suivent la récolte.
11 Sites internet
- Les fiches de travaux pratiques et des résultats : www.jeulin.fr
- Le cycle de culture de Brassica rapa en détails et les résultats de
manipulation réalisées par les élèves du Lycée Ronsard :
http://pagesperso-orange.fr/jean-jacques.auclair/
12 Matériel complémentaire à prévoir
- Enceinte éclairante Réf. 554 005
- Kit de mise en culture Réf. 544 001
- Pinces droites Réf. 564 031
13 Service après vente
Pour toutes questions, contacter notre support technique :
JEULIN - SUPPORT TECHNIQUE
Rue Jacques Monod
BP 1900
27 019 EVREUX CEDEX FRANCE
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