Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Asie 2024 (jour 2)

Exercice 2 [8 points]

Une protéine « poison » du grain de pollen

En croisant deux variétés d'une plante nommée « arabette des dames », des scientifiques ont remarqué que les proportions des génotypes des descendants étaient différentes de celles attendues à la génération F2.

Expliquer les différences entre les proportions attendues et les proportions obtenues à la génération F2.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et les connaissances utiles.

Document 1: Comparaison des gènes présents chez les variétés Shahdara et Mr-0

Deux variétés d'arabette des dames sont croisées: la variété Shahdara et la variété Mr-0. Ces deux variétés diffèrent l'une de l'autre au niveau d'une région du chromosome 3.

Le gène AP et le gène PK sont tellement proches qu'on considère qu'il n'y a pas de crossing-over possible entre eux. Le gène PK n'est présent que chez Mr-0.

Source: d'après Simon et al, 2021 - preprint

Document 2: Résultats des croisements réalisés

Document 2a: Représentation schématique des croisements réalisés

Les scientifiques réalisent deux croisements successifs: les variétés Shahdara et Mr-0 de lignées pures sont croisées, puis les hybrides F1 sont croisés.

Document 2b: Résultats obtenus pour la génération F2

Document 3: Origine de la différence entre les proportions attendues et les proportions obtenues à la génération F2

Les scientifiques suspectent que l'écart observé entre les pourcentages attendus et ceux obtenus à la génération F2 pourrait avoir comme origine une anomalie affectant les grains de pollen de la F1. Des photographies des grains de pollen issus de la variété Shahdara, de la variété Mr-0 et de plants hybrides (F1) ont été réalisées.

Les grains de pollen viables ont une forme arrondie. Les grains de pollens malformés sont indiqués par des flèches. Ces grains avorteront avant d'atteindre la maturité.

Document 4: La protéine PK, une protéine poison

Le gène PK de la variété Mr-0 code la protéine PK, une protéine « poison » présente dans la cellule mère des pollens. Lorsque le gène PK est présent dans la cellule mère des pollens, tous les grains de pollen formés contiennent la protéine PK. La protéine PK nuit au développement des grains de pollen et réduit leur chance de survie.

Document 5: La protéine AP produite par Mr-0, un possible antidote ?

On s'intéresse à la fonction de la protéine AP produite par l'expression du gène AP chez Mr-0. Cette protéine s'exprime uniquement après la méiose de la cellule mère des pollens. Les scientifiques suspectent que la protéine AP agit comme un antidote en bloquant l'action de la protéine « poison » PK.

Pour vérifier cette hypothèse, les scientifiques étudient la survie des grains de pollen produits par la variété Mr-0. Ces grains de pollen, qui contiennent la protéine « poison » PK, sont étudiés dans deux situations: lorsque le gène AP+ est actif, la protéine AP est produite (témoin), lorsque le gène AP+ est inactif, la protéine AP n'est pas produite (test).

Observation au microscope des grains de pollen produits par la variété Mr-0. Les grains viables apparaissent gris. Les grains non viables apparaissent en noir.

Document 6: Séquences des allèles du gène AP

On séquence le gène AP chez les variétés Mr-0 et Shahdara. Les séquences de nucléotides (du nucléotide n°297 au n°326) ainsi que les séquences d'acides aminés correspondantes (de l'acide aminé n°99 au n°108) sont présentées ci-dessous. Les acides aminés n°101 et n°105 jouent un rôle clé dans les capacités d'interaction de la protéine AP avec la protéine PK.

Réponse enregistrée. Consultez la solution proposée pour comparer votre démarche.