Gregor Mendel est considéré comme le père de la génétique moderne. C'était un moine autrichien qui travaillait avec des plants de pois pour expliquer comment les enfants héritaient des caractéristiques de leurs parents. Son travail est devenu le fondement de la façon dont les scientifiques comprennent l'hérédité, et il est largement considéré comme un pionnier dans le domaine de la génétique.
Plantes de pois et génétique mendélienne
Dans les célèbres expériences de Mendel sur les pois, il a délibérément pollinisé des plants de pois avec des caractéristiques évidemment différentes pour découvrir des choses importantes sur la façon dont la progéniture hérite des traits de ses parents.
Les expériences
Mendel a mesuré sept caractéristiques spécifiques des plants de pois:
- Graine mûre lisse ou ridée
- Albumen de graines jaunes ou vertes
- Fleur violette ou blanche
- Gousse mûre gonflée ou resserrée
- Gousses vertes ou jaunes non mûres
- Position axiale ou terminale des fleurs
- Longueur de tige haute ou naine
Ce qu'il a découvert
Entre 1856 et 1863, Mendel a expérimenté sur l'espèce Pisum sativum, ou plante de pois. Ses expériences l'ont amené à faire trois généralisations:
- La progéniture acquiert un facteur héréditaire de chaque parent. C'est ce qu'on appelle la loi de la ségrégation.
- Différents traits ont une chance égale de se produire ensemble. C'est ce qu'on appelle la loi de l'assortiment indépendant, et les scientifiques d'aujourd'hui comprennent qu'elle est largement inexacte. Certains gènes sont en effet liés entre eux et apparaissent plus souvent ensemble.
- La progéniture héritera du trait dominant et ne pourra hériter du trait récessif que s'il hérite des deux facteurs récessifs. C'est ce qu'on appelle la loi de la domination.
La plupart des scientifiques de son époque rejetaient les travaux de Mendel. Cela n’a été largement accepté qu’après sa mort. Au cours de sa vie, la plupart des scientifiques pensaient que la progéniture héritait de traits par mélange, c'est-à-dire que la progéniture héritait d'une « moyenne » des traits de ses parents.
Démonstration de la génétique mendélienne
Mendel aurait testé plus de 28 000 plantes pour arriver à sa conclusion. Bien que la portée de son projet ne soit probablement pas réaliste à recréer, vous pouvez étudier la génétique en utilisant des plantes.
Qui est le père ?
Who's the Father est une expérience dans laquelle les élèves expérimenteront sur des plantes pour prédire des traits observables. Vous pouvez recréer l'expérience en utilisant les Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa), spécialement conçues pour que les étudiants puissent les utiliser pour étudier la génétique. Ils poussent également plus rapidement: un cycle de vie complet prend 28 à 30 jours. Cette expérience nécessitera environ six semaines d’observations quotidiennes. Il convient mieux aux élèves plus âgés du collège ou du lycée qui étudient la génétique.
Matériaux
- Graines Wisconsin Fast Plants®, tige non violette, sans poils (paquet de 200)
- Graines Wisconsin Fast Plants®, feuille jaune-vert (paquet de 200)
- Graines Wisconsin Fast Plants®, tige non violette, feuille jaune-vert (paquet de 200)
- Mélange d'empotage
- Granulés d'engrais à libération lente
- Système d'éclairage fluorescent fait maison ou système d'éclairage acheté
- Système de culture fait maison (vous pouvez également acheter un système d'arrosage)
- Étiquettes pour plantes
- Enjeux et liens
- Q-tips, ou bâtons d'abeilles (il vous en faut juste quelques-uns)
Instructions
- Construisez d'abord vos systèmes d'éclairage et d'arrosage. Les Wisconsin Fast Plants® ont besoin d’une lumière fluorescente continue et d’un approvisionnement continu en engrais et en eau. Vous pouvez soit en créer des versions maison, soit acheter des kits prédéfinis via Carolina Biological. Les deux options sont liées ci-dessus dans la liste des matériaux.
- Plantez les graines (vous n'avez pas besoin de toutes les utiliser) selon les instructions de culture. Vous voudrez commencer par planter les graines de feuilles non violettes, jaune-vert (cela sera appelé la progéniture de première génération, ou O1.) Plantez également la tige non violette, les graines glabres. (Ces graines sont les graines mères, appelées P1). Assurez-vous d'étiqueter lequel est lequel !
- Dans environ quatre à sept jours, vos plantes devraient pousser. Observez les couleurs des tiges et des feuilles des deux ensembles de plantes et notez vos observations dans votre cahier de laboratoire. La meilleure façon de quantifier vos observations est de compter les phénotypes (compter le nombre de plantes qui ont des tiges non violettes, le nombre de plantes qui ont des feuilles jaune-vert, etc.)
- Jetez les plantes mères, mais conservez les plantes descendantes.
- Écrivez une hypothèse sur la façon dont les plantes descendantes ont hérité de leurs traits génétiques observables. Par exemple, si vous observez que la plupart de vos plantes descendantes ont des tiges non violettes mais des feuilles jaunes, vous pouvez les attribuer comme traits dominants. Si vous observez que certaines de vos plantes ont des tiges violettes et des feuilles vertes, vous pourriez supposer qu’il s’agit de traits récessifs. Sur la base de vos observations, créez une hypothèse testable. Vous voudrez essayer de deviner les couleurs de la tige et des feuilles de la plante mère en fonction de votre hypothèse.
- Intermatez les plantes à l'aide d'un bâton d'abeille ou d'un coton-tige. Pour ce faire, échangez doucement le bâton d'abeille sur une plante, en vous assurant qu'elle contient du pollen, puis partagez-le avec une autre plante. Faites cela plusieurs fois pour vous assurer que chaque plante reçoit le pollen de plusieurs autres plantes, présentant à la fois des traits observables similaires et différents. Faites-le une fois par jour pendant trois jours.
- Une fois les trois jours écoulés, coupez tous les boutons floraux qui n'ont pas été pollinisés.
- Arrêtez d'arroser les plantes et laissez-les sécher.
- Récoltez les graines et replantez-les, ce qui revient essentiellement à recommencer le processus. Ces graines sont la deuxième génération de progéniture, ou O2.
- Faites des observations sur la couleur des tiges et des feuilles de la prochaine génération de plantes. Pensez-vous que votre hypothèse était correcte ?
- Plantez les graines des feuilles jaune-vert. Ceux-ci seront connus sous le nom de « père » ou P2.
- Après quelques jours, observez les couleurs des tiges et des feuilles des plantes P2. Vos observations soutiennent-elles votre hypothèse ?
Directions vidéo
Cette vidéo montre comment réaliser des laboratoires de génétique et vous aidera à aborder la procédure d'étude de la génétique de vos plantes.
Laboratoires en ligne
Il convient de noter que si cultiver des pois et fabriquer des appareils faits maison représentent un peu plus que ce que vous attendiez, il existe quelques excellents laboratoires interactifs en ligne.
Les petits pois de Mendel
Ce laboratoire en ligne est une réplique des expériences sur les pois de Mendel. Le laboratoire dispose d'un menu pratique qui vous permet de réellement explorer le laboratoire avant de faire quoi que ce soit. Le laboratoire vous guide à travers différentes étapes, notamment la plantation des pois, l'observation de leurs caractéristiques, puis la pollinisation croisée des premières plantes que vous avez cultivées. C'est exactement ce que Mendel a fait pour que les étudiants puissent avoir une idée du processus fastidieux qu'il a suivi pour arriver à ses observations.
Soupe aux pois
Bien que graphiquement moins excitante, Pea Soup est une autre option en ligne qui aide les étudiants à observer deux traits chez les plants de pois. Pour commencer, cliquez sur le bouton « Commencer l'expérience ». Ensuite, vous êtes amené à une page où vous pouvez choisir de « lier » deux pois différents. Leurs génotypes sont écrits pour vous. Ensuite, la page vous montrera toutes les options disponibles pour les « parents » que vous avez sélectionnés. La page se déplace rapidement et vous pouvez la manquer si vous n'écrivez pas tout.
La génétique STAR du MIT
Le laboratoire STAR Genetics du MIT est une sorte de « jeu » téléchargeable dans lequel les étudiants peuvent mélanger et faire correspondre les génotypes d'une variété d'espèces, notamment des plants de pois, des mouches des fruits et même des vaches. Le programme est le mieux adapté aux étudiants du secondaire qui ont une solide compréhension de la biologie.
La génétique est amusante
Que vous étudiiez les plants de pois ou les mouches des fruits, ou que vous rentriez simplement chez vous et observiez les traits de vos parents et essayiez de comprendre comment vous avez obtenu les vôtres, étudier la génétique peut être très amusant. Même si la génétique moderne identifie quelques erreurs sur lesquelles Mendel s'est trompée, ses théories s'appliquent toujours là où les traits ne sont pas liés ou influencés par d'autres facteurs.
