Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Centres étrangers (Afrique) 2024 (jour 2)
Thème : Reproduction de la plante entre vie fixée et mobilité · Tiré du sujet Jour 2 (2024)
Énoncé
EXERCICE 2: Mécanismes post-pollinisation chez le muflier (8 points)
Chez les plantes à fleur, l'attraction des pollinisateurs repose, en partie, sur l'émission de signaux de nature variée qui permettent aux pollinisateurs de localiser les ressources sucrées dont ils se nourrissent. Cette émission de signaux n'a pas lieu tout au long de la vie de la fleur.
QUESTION:
Déterminer les mécanismes qui conduisent, après la pollinisation, à l'arrêt de l'émission des signaux attractifs pour les pollinisateurs chez le muflier.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et les connaissances utiles.
Document 1: la fleur du muflier et son principal pollinisateur
Document 1a: morphologie de la fleur de muflier
Les scientifiques ont montré que les lobes inférieurs et supérieurs des pétales de muflier produisent un parfum dont le composant principal s'appelle le benzoate de méthyle. Ce parfum est capable d'attirer les bourdons, pollinisateurs principaux des mufliers.
Document 1b: schéma simplifié de la synthèse du parfum floral chez le muflier
Le benzoate de méthyle est produit par l'intermédiaire d'une voie de biosynthèse dont la dernière étape est représentée ci-dessous.
L'acide benzoïque est une molécule obtenue à partir des produits de la photosynthèse.
SAM = S-Adénosyl Méthionine
SAHC = S-Adénosyl HomoCystéine
ABMT = Acide Benzoïque Méthyle Transférase
Document 2: pollinisation et fécondation chez les plantes à fleur
Document 2a: schéma général du pistil lors de la croissance du tube pollinique
Une fois le grain de pollen déposé sur le stigmate, il se forme un tube pollinique qui permet aux gamètes mâles d'atteindre l'ovule végétal.
Document 2b: mesure de la croissance du tube pollinique après pollinisation chez le muflier
% du style = fraction de la distance parcourue par le tube pollinique entre le stigmate et l'ovaire. Les barres représentent la dispersion des valeurs.
Document 3: Variabilité de l'émission de parfum floral par le muflier dans différentes conditions
Des chercheurs recueillent les composés volatils floraux et les analysent par une technique de chromatographie applicable aux substances à l'état gazeux. Ces composés ont été recueillis à intervalle régulier de 24h pour des fleurs pollinisées et non pollinisées.
Les graphiques présentent les résultats des quantités moyennes de benzoate de méthyle émises par fleur et par 24h au moment de la pollinisation (jour 0) et après pollinisation (jour 1 à 4).
Document 3a - Émission de benzoate de méthyle chez des fleurs pollinisées et non pollinisées
Document 3b - Émission de benzoate de méthyle chez des fleurs non pollinisées et chez des fleurs pollinisées avec un pollen inactivé expérimentalement.
On précise qu'un pollen inactivé ne peut pas germer (croissance du tube pollinique empêchée).
Document 4: Effet d'un traitement à l'éthylène sur la transcription du gène codant l'enzyme ABMT
L'éthylène est un gaz produit par différents organes des Angiospermes. Les scientifiques ont montré que de l'éthylène est émis par les pièces florales du muflier juste après la fécondation.
On s'intéresse à l'effet de l'éthylène sur la transcription du gène codant l'enzyme ABMT.
On a cultivé des fleurs de muflier en présence d'éthylène gazeux à la concentration de 2 µL/L d'air ou en absence. Toutes les 4 heures, les lobes inférieurs et supérieurs des pétales de certaines fleurs sont prélevés et sont préparés pour subir une électrophorèse.
Une électrophorèse permet de déterminer la quantité d'ARN produit par transcription. L'ARN du gène ABMT est repéré à l'aide d'une sonde spécifique; il apparaît sous la forme de bandes noires dont l'épaisseur est proportionnelle à la quantité d'ARN. L'ARNr contrôle est utilisé pour s'assurer de la qualité technique de la manipulation. Il est en quantité constante dans les différentes conditions.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Déterminer les mécanismes qui conduisent, après la pollinisation, à l'arrêt de l'émission des signaux attractifs pour les pollinisateurs chez le muflier.
Réponse : Introduction : Chez le muflier, l'attraction des bourdons repose sur l'émission d'un parfum composé principalement de benzoate de méthyle. Cette émission cesse après la pollinisation. Il s'agit de comprendre la chaîne d'événements reliant la pollinisation à l'arrêt de la synthèse de ce composé volatil. 1. La synthèse du parfum floral et son rôle dans l'attraction des pollinisateurs (Doc 1) : - Les lobes des pétales émettent du benzoate de méthyle qui attire les bourdons. En se posant sur le lobe inférieur, le bourdon ouvre l'accès aux étamines et au pistil (Doc 1a). - Le benzoate de méthyle est produit à partir d'acide benzoïque grâce à l'enzyme ABMT (Acide Benzoïque Méthyle Transférase) et au donneur de méthyle SAM (Doc 1b). 2. L'arrêt de l'émission de parfum est déclenché par la fécondation consécutive à la germination du pollen (Doc 2 et 3) : - Chez les fleurs non pollinisées, l'émission de parfum reste élevée pendant 4 jours (~40 µg/fleur/24h au départ, encore ~25 µg à J4). Chez les fleurs pollinisées, l'émission chute drastiquement à partir du jour 2, passant de 40 µg à environ 10 µg à J3 et quasiment 0 à J4 (Doc 3a). - Le dépôt d'un pollen inactivé (qui ne germe pas) ne provoque pas cette diminution : l'émission reste identique à celle des fleurs non pollinisées (Doc 3b). Le simple contact du pollen sur le stigmate ne suffit donc pas : la croissance du tube pollinique et la fécondation sont indispensables. - La croissance du tube pollinique prend environ 35 à 40 heures (soit ~1,5 jour) pour traverser la totalité du style et atteindre l'ovaire (Doc 2b). La fécondation a donc lieu entre 35 et 48 h après la pollinisation, ce qui coïncide parfaitement avec le début de la chute de l'émission de parfum observée à J2. 3. Le signal hormonal et l'inhibition de la transcription du gène ABMT (Doc 4) : - Juste après la fécondation, les pièces florales émettent de l'éthylène gazeux (phytohormone). - En présence d'éthylène, la quantité d'ARNm du gène ABMT dans les pétales diminue progressivement dès 8 h de traitement et devient quasi indétectable à 16–24 h (Doc 4). Sans traitement, la quantité d'ARNm reste constante. - L'éthylène inhibe donc la transcription du gène codant l'enzyme ABMT. Bilan / Synthèse : 1. Le dépôt de pollen viable sur le stigmate est suivi de la germination et de la croissance du tube pollinique le long du style pendant ~40 h. 2. L'arrivée des gamètes mâles dans l'ovaire permet la fécondation (vers 40 h, soit le jour 2). 3. La fécondation induit une production d'éthylène par les pièces florales. 4. L'éthylène agit sur les cellules des pétales en réprimant la transcription du gène *ABMT*. 5. En l'absence de nouvelle enzyme ABMT, la synthèse de benzoate de méthyle cesse, entraînant l'arrêt de l'émission de parfum attractif. Ce mécanisme évite des visites inutiles de pollinisateurs sur des fleurs déjà fécondées et réoriente les insectes vers les fleurs non encore pollinisées.
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