CHAPITRE 11 - LA PLANTE DOMESTIQUEE: EXEMPLE DU MAÏS |
Problématique : Comment une plante sauvage peut-elle être domestiquée par l’homme? |
Au début du XXe siècle, un botaniste, le Russe Nicolaï Ivanovich Vavilov, parcourt le monde à la recherche de plantes cultivables utiles. Au cours de ses voyages, il comprend que la zone d'origine d'une plante est probablement celle où poussent le plus grand nombre de variétés de celle-ci. En suivant ce raisonnement, il situe en particulier l'origine du maïs en Mésoamérique (du Mexique au Costa-Rica). Après Vavilov, plusieurs botanistes américains s'intéressent à l'origine du maïs, et certains émettent l'hypothèse que son ancêtre sauvage est la Téosinte, une plante fourragère qui pousse notamment au Mexique et au Guatemala.
Dans les années 2000, Dolores Piperno et Kent Flannery identifient des échantillons fossiles de Maïs dont les caractéristiques sont assez variables. Ces échantillons sont datés de -6000 à - 4250 ans. Leurs caractéristiques montrent que l’homme a participé à la modification de ces plantes en recherchant les variétés présentant les épis les plus grands et les plus fournis.
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A gauche, la photographie montre 3 échantillons sous différents angles. L’échantillon a est plus ancien que b, lui-même plus ancien que c. A droite, une carte présentant l’emplacement du site. |
Les semences de téosinte sont entièrement enfermées dans une cupule dure alors que les grains des maïs cultivés sont nus. Le passage d’un type de semence à l’autre a été une étape critique dans le processus de domestication, en donnant un accès direct à la semence sans avoir à briser la coque. A la suite de croisements entre téosinte et maïs (obtention d’hybrides croisés avec des téosintes, pendant trois générations), les chercheurs ont réussi à obtenir des pieds de téosinte qui présentent des fruits sans cupule. Il s’agit d’un des caractères qui a été sélectionné lors de la domestication. En effet, l’absence de cupule rend le fruit moins dur et plus facile à moudre. Les analyses génétiques montrent que ce caractère est déterminé par un seul gène. La cartographie génétique a permis d’identifier que ce gène est TGA1.
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Les figures montrent : a : un épi de maïs ; b : un épi de téosinte ; c : un épi dun pied de téosinte ayant le gène Tga1 de maïs ; d : un gros plan sur une semence de téosinte ; e : un gros plan sur une semence d’un pied de téosinte ayant le gène Tga1 de maïs. Ces photos sont extraites de l’article : Wang, H., T. Nussbaum-Wagler, B. Li, Q. Zhao, Y. Vigouroux, M. Faller, K. Bomblies, L. Lukens, and J. Doebley. 2005. The origin of the naked grains of maize. Nature 436: 714-719. |
le gène Tga1, présent chez la téosinte et le maïs est responsable de l’architecture des enveloppes du grain. Chacune de ces plantes présente un allèle différent de ce gène à l’état homozygote : l’allèle tga1 est présent en double exemplaire chez la téosinte alors que le maïs possède l’allèle Tga1 en double exemplaire. L’allèle Tga1 induit une taille plus faible de glume et s’avère moins favorable que tga1 en milieu naturel car moins protecteur des grains contre les parasites. Des expériences de croisement de téosinte présentant une mutation de l’allèle tga1 (produisant une séquence nucléotidique proche de celle de l’allèle Tga1) avec des maïs actuels donnent naissance à des formes d’épis intermédiaires se rapprochant de ceux datant de 5300 ans découverts au Mexique.
Dès la fin du 19èmesiècle, l’hybridation et la sélection généalogique permettent d’obtenir de nouvelles variétés qui sont des lignées pures (voir document p264 TS – BORDAS). Chez le maïs, plante allogame, ces techniques ne sont pas performantes car les lignées pures sont peu productives (effet dépressif de la consanguinité). Durant la première moitié du 20èmesiècle se développe, aux USA, la création de variétés hybrides F1, une technique qui se répandra en France à partir des années 1950. Actuellement, les maïs cultivés sont dans leur grande majorité des hybrides.
L’obtention des hybrides F1 repose sur les principes suivants (voir document p265 TS – BORDAS) :
- Création de lignées pures qui servent de parents aux futurs hybrides par autofécondations successives, pour fixer les caractères d’intérêt (au départ, on sélectionne des plantes des "variétés populations" ayant des caractères intéressants) ; à cause de la consanguinité, les individus de ces lignées pures sont peu vigoureux.
- Croisement entre lignées pures aux propriétés complémentaires de façon à obtenir des hybrides F1, puis sélection des hybrides F1 les plus intéressants parmi ceux obtenus.
Les hybrides F1 bénéficient de ce qu’on appelle la vigueur hybride : croissance plus importante, épis plus gros à grains plus nombreux tout en combinant les caractères recherchés des deux lignées (du moins les caractères dominants). Le sélectionneur recherche parmi les lignées parentales celles qui donnent les meilleurs hybrides lorsqu’elles sont croisées. Les hybrides F1 ont le même génotype et constituent donc une variété homogène.
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/genetique/d/ogm-un-tour-dhorizon-complet_223/c3/221/p1/
http://www.gnis-pedagogie.org/biotechnologie-amelioration-histoire-selection.html
http://www.universcience.tv/video-mgm-mais-genetiquement-modifie-805.html