Il existe une variété pure de maïs à grains violets.
Son croisement avec une
variété pure à grains jaunes donne une F1 à grains violets.
La F1, croisée
avec une lignée pure à grains jaunes donne des plants sur lesquels on analyse
un épi porteur des graines F2 : on compte 535 graines de phénotype
[violet] et 465 de phénotype [jaune].
1. Quel est le caractère étudié ?
2. À quelle conclusion conduit l’observation du phénotype en F1 ? Cela
permet-il de désigner un phénotype sauvage ?
3. Développez l’analyse génétique et concluez.
4. Précisez sur quoi porte la différence génétique entre les deux souches
parentales.
Niveau Bac/Définition des objectifs
:
– Tester la dominance et la ségrégation 2/2.
– Vérifier la bonne compréhension de la terminologie.
Solution
1. Le caractère étudié est la « couleur du grain ».
Sa variabilité permet de définir deux phénotypes,
deux formes possibles de ce caractère, le phénotype [jaune] et le phénotype [violet].
2. Le phénotype [grains violets] est dominant vis-à-vis du phénotype [grains jaunes], celui ci
est récessif vis-à-vis du premier.
Cette observation ne justifie pas de considérer le phénotype
[violet] dominant comme le phénotype sauvage, car il peut y avoir des mutants dont le phénotype
est dominant sur celui du sauvage.
Il n’y a pas, dans le cadre de cet exercice de désignation
d’un phénotype sauvage.
3. Dans un test cross F1 × parent récessif, la question posée est de savoir si le résultat en F2
correspond à ce qu’on attend sous l’hypothèse que les souches parentales ne diffèrent que
pour un seul gène (l’une est A//A et l’autre a//a) et, qu’en conséquence, la F1 est hétérozygote
A//a pour ce seul gène.
Dans ces conditions, la méiose, en F1, pour ce gène, est le
siège d’une ségrégation 2-2 avec deux types de gamètes (A) et (a) de fréquence ½ – ½, ce qui
conduit à un tableau de croisement des gamètes à deux cases (tableau 2.5), car le parent récessif
ne donne qu’un seul type de gamètes (a) avec en F2 ½ de (A//a) + ½ de (a//a), soit ½ de phénotypes
dominants et ½ de phénotypes récessifs.
Les effectifs observés de 535 et 465 sont significativement
différents des effectifs attendus sous l’hypothèse ½ – ½, soit 500 et 500 (la valeur
observée du χ2 est égale à 4,90, significative au seuil de 5 %) et on doit donc rejeter l’hypothèse
et conclure que les résultats ne sont pas conformes à ce qu’on attend si la méiose en F1
implique un seul couple d’allèles, les parents ne différant que pour un seul gène, concernant
ce caractère.
4. Les deux souches parentales ne diffèrent pas pour un seul gène et diffèrent donc pour au
moins deux gènes, il convient alors de reprendre l’analyse génétique sous cette hypothèse afin
de voir si les résultats peuvent trouver une interprétation cohérente dans ce cadre.
Il est possible que les deux souches diffèrent pour plus de deux gènes,
mais la démarche scientifique applique toujours le « principe de parcimonie » qui considère
qu’une hypothèse ou un modèle plus simple est toujours préféré à une hypothèse ou un
modèle plus complexe tant qu’il est suffisant pour expliquer les observations.
Exercice 3 :
On dispose de deux souches pures de souris, la souche A au pelage de
phénotype [blanc, poil ras], la souche B au pelage de phénotype [brun, poil
long]. On croise, d’une part des mâles A par des femelles B, d’autre part
des mâles B par des femelles A.
Le premier croisement conduit à une F1 où tous les individus sont de phénotype
[brun, poil long]; le second croisement conduit à une F1 où les mâles
sont de phénotype [blanc, poil long] et les femelles de phénotype [brun,
poil long].
1. Quels sont les caractères étudiés ?
2. Le fait d’étudier deux caractères signifie-t-il obligatoirement que les deux
souches diffèrent pour au moins deux gènes ?
3. En quoi les observations faites en F1 permettent-elles d’affirmer que les
deux souches différent obligatoirement pour au moins deux gènes ?
4. Précisez par l’analyse génétique pour chaque caractère pris isolément,
autant que faire se peut, le nombre et la localisation des gènes.
– Vérifier la bonne compréhension de la terminologie.
– Analyse génétique chez un organisme au sexe hétérogamétique.
– Liaison au sexe et test de la ségrégation 2/2 par divers types de croisements.
Solution
:
1. Les caractères étudiés sont la « couleur du pelage » et la « longueur des poils ».
2. Le fait d’étudier deux caractères ne signifie absolument pas que les deux souches diffèrent
pour au moins deux gènes : on peut parfaitement avoir un gène dont une mutation retentit sur
plusieurs caractères simultanément en conduisant pour chacun d’eux à une variation phénotypique
(la mutation est alors dite « pléiotrope »).
3. Si un seul gène était impliqué dans les deux caractères, cela signifierait, les souches étant
pures, que le phénotype [blanc, poil ras] est associé à un allèle de ce gène et que le phénotype
[brun, poil long] est associé à un autre allèle du même gène : il serait donc impossible d’observer
des individus de phénotype recombiné comme ceux du deuxième croisement [blanc, poil
long].
Les deux souches diffèrent donc pour au moins deux gènes, l’un impliqué dans la
pigmentation du poil et l’autre dans sa longueur.
4. Quand on considère les deux croisements pour chacun des deux caractères, on observe que
les F1 sont homogènes pour le caractère de longueur des poils, soit [poil long], alors que les
F1 diffèrent pour le caractère de pigmentation, la F1 du premier croisement étant homogène
[brun] alors que la seconde ne l’est pas, en effet tous les mâles sont [blanc] alors que les
femelles sont de phénotype [brun].
Cette différence de résultats entre croisements réciproques est le résultat attendu quand la
variation phénotypique du caractère dépend d’un gène localisé sur un hétérosome, en l’occurrence
le chromosome X, chez la souris comme chez l’homme.
Le fait que les femelles F1 soient de phénotype [brun] dans les deux croisements permet de
conclure qu’il est dominant vis-à-vis du phénotype [blanc] et que les mâles F1 [blanc] présentent
le phénotype récessif en raison de leur hémizygotie.
En effet, dans ces conditions, on
peut écrire les croisements ainsi :
Croisements
femelles B X mâles A
femelles A X mâles B
Génotype parentaux
(A//A)
X (a/Y)
(a//a)
X (A/Y)
Génotype et
phénotype F1 mâle
(A//Y)
[brun]
(a//Y)
[blanc]
Génotype et
phénotype F1 femelle
(A//a)
[brun]
(A//a)
[brun]
Remarque
:
Quand un gène est localisé sur le chromosome X, le croisement entre
femelle de phénotype récessif et mâle de phénotype dominant est informatif dès la F1
et permet de conclure à cette localisation du gène sur le X.
L’autre croisement (femelle de phénotype dominant par mâle de phénotype récessif)
n’est pas informatif en F1, mais il est informatif en F2 issu du croisement F1 × F1
(vérifier que toutes les femelles sont de phénotype [brun] alors que la moitié des
mâles sont de phénotype [blanc]).
Pour le caractère de longueur des poils, le fait d’avoir des F1 homogènes dans les deux croisements
réciproques permet de conclure qu’aucun gène du X n’est impliqué dans cette variation
phénotypique qui dépend donc d’un ou plusieurs gène(s) autosomique(s).
Il n’est évidemment pas possible, en F1, de pouvoir dire si, pour chaque caractère, les deux
souches diffèrent pour un seul gène ou plus; il faut poursuivre l’analyse en F2 pour le savoir.
On peut simplement dire, après cette analyse, qu’elles diffèrent pour au moins deux gènes,
un sur le X impliqué dans la coloration du pelage, l’autre, autosomal, impliqué dans la longueur
des poils.