Bac Spécialité SVT 29 août 2023 2022 Nouméa

Exercice 2: (8 points) De la plante sauvage à la plante domestiquée - La pollinisation chez le Tournesol

Le Tournesol (Helianthus annuus) est l'un des principaux oléagineux (plantes cultivées pour leurs graines riches en matières grasses) cultivés dans le monde, notamment pour son intérêt économique et ses débouchés variés : production d'huile de Tournesol pour l'alimentat ion humaine, product ion de tourteaux (résidus obtenus après l'extraction d'huile) pour l'alimentation animale (bovins, volailles, lapins).

Alors que certaines variétés cultivées de Tournesol sont capables d'autofécondation, l'espèce sauvage dont elles sont issues est strictement allogame (pollinisation croisée obligatoire).


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

document 1 : Le capitule de Tournesol

document 1a : Le capitule de Tournesol (Helianthus annuus)

Le capitule est composé d'une rangée de fleurs stériles située en périphérie, et de fleurs fertiles nommées fleurons. Les fleurons fleurissent progressivement de la périphérie vers le centre. Chaque fleuron est hermaphrodite : il présente les pièces mâles (filet et anthères formant les étamines) et femelles (ovaire, style, stigmate) ainsi que des nectaires, glandes produisant du nectar.
Les boutons floraux situés au centre du capitule correspondent au stade de développement du fleuron avant la floraison.

document 1b : dynamique de floraison chez le Tournesol

Ce sont d'abord les parties mâles des fleurons qui fleurissent : lorsque les fleurons s'ouvrent, les anthères apparaissent rendant le pollen accessible. Il peut alors être récupéré par des butineurs. Le jour suivant, le fleuron se transforme et ce sont les organes femelles qui se développent. Deux stigmates apparaissent au centre du fleuron, ils se séparent et s'enroulent sur eux-mêmes. Cet enroulement positionne les grains de pollen de telle manière que la probabilité d'une autopollinisation au sein de la même fleur est considérablement limitée.

La face externe des stigmates est recouverte par des poils gluants qui piègent les grains de pollen issus du même fleuron lors de l'enroulement des stigmates.
Seule la face interne de chaque stigmate, qui possède des papilles gluantes, est réceptive au pollen.

document 2 : structure du grain de pollen et réceptivité des stigmates

Le pollen de Tournesol est constitué par des grains collants et ornementés d'épines sur toute leur surface, facilitant l'accrochage aux poillinisateurs. Relativement lourds, ils sont difficilement transportables par le vent.

Méthode de pollinisation	Conditions expérimentales	% moyen d'akènes
Pollinisation en cage Tournesols cultivés en pots dans des cages de pollinisation en présence d'une espèce d' insecte pollinisateur	Abeille (Apis me/litera)	87,9
	Bourdon (Bombus terrestris)	105,7
	Mégachile (Megachile rotundata)	77,1
	Mouche (Calliphora spp)	72,9
Pollinisation libre	Culture en plein champ: Tournesols accessibles à tous les insectes pollinisateurs présents.	156,8
	Témoin - Culture en pots: Tournesols accessibles à tous les 100 insectes pollinisateurs présents.	100
Pollinisation manuelle	Culture en plein champ. Pollinisation réalisée manuellementpar du personnel (autofécondation).	35,9

document 3 : Effet des insectes pollinisateurs et des méthodes de pollinisation sur la production de semences (akènes) chez le Tournesol

Le fruit du Tournesol est appelé akène: c'est une graine entourée d'une coque. Des expérimentations de pollinisation sont réalisées dans différentes conditions. Pour chaque condition expérimentale, le pourcentage moyen d'akènes par capitule est calculé par rapport au témoin (pollinisation libre en pots).

Remarque: l'emploi du Bourdon dans les cultures est coûteux, son élevage n'étant pas complètement maîtrisé.

Distance des plantations de Tournesols par rapport aux ruches (en mètres)	400	600	1070	1600
Akènes vides (en %)	7,7	14,4	20	31,1

document 4 : pourcentages d'akènes de Tournesols vides selon la distance des plantations de tournesols par rapport aux ruches

En absence de fécondation, les akènes se forment mais demeurent vides et ne contiennent pas de graines. Observations réalisées dans la région de Kharkov (actuelle Ukraine), publiées en 1955 par Glukov.

document 5 : effet de l'activité pollinisatrice des Abeilles sur la charge en pollen des stigmates de Tournesols

Sur une parcelle d'étude, on quantifie le nombre de grains de pollen déposés sur les stigmates de Tournesols situés à des distances différentes (30 mètres, 280 mètres ou 530 mètres) de ruches d'Abeilles pollinisatrices.

Les lettres a, b, etc indiquent la significativité statistique des différences. Lorsque les lettres sont différentes, cela indique une différence significative des résultats. Des lettres identiques correspondent à une absence de différence significative des résultats.
PT: Pollinisation tulle : fleurs isolées par un filet pour exclure les insectes pollinisateurs (les effets sur l'action du vent sont limités).
PL: Pollinisation libre : autopollinisation + pollinisation anémophile* + pollinisation entomophile**

*Pollinisation anémophile: se dit des plantes dont le transport du pollen de fleur en fleur est assuré par le vent.
**Pollinisation entomophile: se dit des plantes dont le transport du pollen de fleur en fleur est assuré par les insectes.

document 6 : effet des visites des Abeilles sur la teneur en matière grasse des graines de Tournesols

document 7 : un des mécanismes pouvant empêcher !'autofécondation

Les plantes disposent de deux allèles du gène S, gène impliqué dans les mécanismes de l'auto-incompatibilité (Exemple: S1 et S3 pour la plante A). Le pollen haploïde produit par la plante ne contient qu'un seul allèle alors que les cellules du style et de l'ovaire sont diploïdes. Une germination du grain de pollen aboutissant à une fécondation de l'ovule ne sera possible que si le grain de pollen porte un allèle différent des allèles de l'ovaire. Une croix indique un arrêt de la germination du grain de pollen.