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TD de Génétique Année 2019 1er partie : Génétique Mendéléenne Exercice n° 1 : Le croisement de deux mouches, Drosophila melanogaster, l’une à yeux rouges, l’autre à yeux blancs, conduit à l’obtention d’une descendance F1 homogène à yeux rouges. Le croisement entre différentes mouches F1 donne en F2 369 mouches à yeux rouges et 130 mouches à yeux blancs. Analyser la descendance F1 et F2 (donner le phénotype et le génotype des parents, de la F1 et de la F2). Exercice n° 2 : Le croisement d'un plant de courge donnant des fruits blancs avec un plant donnant des fruits jaunes, a donné en nombres égaux, des plants à fruits blancs et des plants à fruits jaunes. Quelle est la formule génotypique des parents utilisés pour ce croisement sachant que la coloration blanche est dominante sur la coloration jaune ? 1) Un croisement de deux plants produisant des courges blanches a donné 36 plants à courges blanches et 12 plants à courges jaunes. a) Quel est le rapport phénotypique ? b) Quel est la composition génotypique des parents ? 2) Le croisement d'une plante produisant des courges blanches et d'une plante produisant des courges jaunes ne produit que des plants produisant des plants à fruits blancs. a) Quel est le génotype des parents ? b) Quel est le génotype de la F1 ? c) Si deux plantes de cette première génération sont autofécondées, quel sera le phénotype et le génotype de leurs descendants ? Exercice n° 3 : Chez la tomate, Lycopersicum esculentum, on connaît un gène déterminant la forme du fruit, soit rond soit de forme allongée. Suite au croisement d’une plante à fruits ronds avec une plante à fruits allongés, toutes deux homozygotes, on obtient en F1 100% d’individus à fruits ronds. a) Donnez le phénotype et le génotype des parents puis des individus F1. b) Le croisement entre tomates F1 conduit à la production de 882 plants de tomate à fruits ronds et 299 plants à fruits allongés. Cette proportion est elle conforme aux lois de Mendel ? c) Si dans l'expérience précedente les résultats obtenus avaient été de 166 plants à fruits ronds et 74 à fruits allongés quelle hypothèse aurait du être envisagée ? Exercice 4 : Chez la drosophile, un individu au corps sombre est de génotype (e/e), l'allèle sauvage dominant E conduisant à un individu à corps clair. En ce qui concerne les ailes, v conduit à des ailes vestigiales, l'allèle dominant V conduisant à des ailes normales. Ces deux caractères ne sont pas situés sur le même chromosome. Des doubles hétérozygotes sont croisés et on obtient 256 descendants. Combien de phénotypes différents observe-t-on et combien d'individus compte-t-on dans chaque classe phénotypique ? Exercice 5 : Chez le Pois, on connaît des gènes déterminant la couleur et la forme des grains, en particulier les alternatives pourpre et jaune pour la couleur, arrondie et déprimée pour la forme. Des croisements entre des plants issus de grains de phénotypes divers ont été effectués. Les comptages ont été faits sur un grand nombre de ces croisements et rapportés à un total de 1000 grains. 1

Nature du croisement

Caractéristiques des grains issus du croisement Pourpre arrondi

1 - pourpre arrondi x jaune déprimé 2 - pourpre arrondi x pourpre arrondi 3 - pourpre arrondi x pourpre déprimé 4 - pourpre arrondi x jaune arrondi 5 - pourpre arrondi x jaune arrondi 6 - pourpre arrondi x jaune déprimé 7 - pourpre déprimé x jaune arrondi

pourpre déprimé

jaune arrondi

jaune déprimé

1000

0

0

0

563

187

187

63

375

375

125

125

375

125

375

125

750

250

0

0

500

0

500

0

250

250

250

250

En considérant séparément chacun des caractères 1.

Quelles conclusions pouvez-vous tirer des résultats du croisement n°1 ? Quels étaient les génotypes des

parents ? 2.

Quelles conclusions pouvez-vous tirer du croisement n°2 ? Quels étaient les génotypes des parents ?

3.

Déterminer les génotypes des parents dans les autres croisements.

Exercice 6 : Chez la Tomate, D conduit à des plants géants, d à des plants nains, H à des tiges rugueuses, h à des tiges lisses. Un double hétérozygote est analysé par test-cross. A la F1, on observe 118 plants géants et rugueux, 121 nains et lisses, 112 géants et lisses, 109 nains et rugueux. (a) Représenter ce croisement. (b) Quelles sont les proportions entre géant et nain, entre lisse et rugueux ? (c) Les deux loci déterminés sont-ils génétiquement indépendants ? Exercice 7 : Chez la Tomate, la présence d'un pigment anthocyanique qui colore les tiges en pourpre est due au gène dominant A, la coloration verte est due à l'homozygotie de l'allèle récessif a. De même la présence de poils sur les tiges est due à l'allèle dominant H. L'absence de poils est due à l'homozygotie de l'allèle récessif h. Un double hétérozygote ayant des tiges pourpres et velues a fait l'objet d'un testcross dont la descendance est constituée de 73 à tiges pourpres velues, 12 à tiges pourpres sans poils, 75 à tiges vertes sans poils et 9 à tiges vertes velues. Ces résultats sont-ils compatibles avec la ségrégation 1 : 1 à laquelle on peut s'attendre pour chaque couple d'allèles : (a) couple pourpre/vert, (b) couple velu/sans poil ? (c) Ces résultats sont-ils compatibles avec une indépendance entre les deux couples d'allèles ? Exercice 8 : Chez les lapins, L conduit à des animaux à poils courts, l'allèle récessif l conduisant à des animaux à poils longs, et les individus bruns sont (b/b), les individus noirs portant au moins un allèle B. 1.

Faites l'analyse des croisements suivants : (a) (L/l,B/b) x (L/L,b/b) - (b) (L/l,B/b) x( L/l,b/b). 2

2.

Parmi les descendants du croisement (L/l,B/b) x (L/l,B/b), quels phénomènes observerait-on et selon quels

proportions ? 3.

Dans cette descendance quelle est la proportion d'homozygotes ?

4.

Quelle proportion n'est hétérozygote que pour un seul gène ?

5.

Quelle proportion est doublement hétérozygote ?

6.

Quelle proportion de cette descendance pourrait être utilisée pour analyser le génotype d'un individu

quelconque ? 7.

Quelle proportion pourrait être utilisée pour analyser le génotype d"un individu noir ?

8.

Parmi les individus à poils courts, quelle est la proportion de bruns ?

9.

Parmi les individus noirs, quelle est la proportion d'homozygotes pour les deux gènes considérés ?

Exercice 9 : Des plants de Pois de génotype (D/D,W/W,G/G) sont grands et portent des grains lisses et jaunes (les trois loci sont indépendants). Les plants (d/d,w/w,g/g) sont petits et portent des grains ridés et verts. Soit le croisement (D/D,W/W,G/G) x (d/d,w/w,g/g). Les individus obtenus en F1 sont croisés entre eux. (a) Phénotypes et proportion obtenus en F1 et en F2 ? (b) Quel pourcentage de plants de la F2 a pour génotype (D/D,W/W,g/g) ? (c) De la F2 on isole tous les individus petits à grains lisses et verts et on les croise entre eux. Phénotypes et proportions dans la descendance. Exercice 10 : Une souche de Pois est pure en chacun des 7 loci indépendants considérés. Seuls les allèles dominants sont présents. Cette souche est analysée par testcross. 1.

Combien chacun des parents peut-il produire de gamètes différents ?

2.

Même question pour les individus de la F1.

3.

Si on analyse les individus de la F1 par testcross, combien de phénotypes s'attend-on à trouver dans la

descendance et en quelles proportions ? 4.

Combien de phénotypes et de génotypes différents observerait-on en F2 (F1 x F1) ?

5.

Combien compterait-on alors de combinaisons gamétiques ?

Exercice n°11 : Dans la souche de chiens chauves mexicains, l’absence de poils (hairless) correspond au génotype (H/h). Les chiens normaux sont homozygotes récessifs (h/h). Les chiots (H/H) sont mort-nés et présentent des anomalies de la gueule et une absence totale d’oreilles externes. La portée moyenne d’un croisement entre chiens chauves est de 6 chiots vivants. Dans un croisement entre individu chauve et individu normal, quel sera le nombre de chiots chauves et de chiots normaux pour une même portée ? Exercice n°12 : L'absence de membres chez le bétail (caractère « amputé ») est due à l'action d'un allèle létal entièrement récessif. Un croisement a produit en F1 un veau mort-né « amputé » (les veaux « amputés » sont généralement mort-nés). Les mêmes parents sont croisés à nouveau. (a)

Quelle est la probabilité que le prochain veau soit également « amputé » ?

(b)

Quelle est la probabilité d'obtenir successivement deux veaux « amputés » ?

3

(c)

Un taureau portant l'allèle « amputé » à l'état hétérozygote est croisé avec des vaches normales homozygotes.

Les individus de la F1 sont croisés entre eux. Quelles sont les proportions des génotypes obtenus à la F2 ? (d)

Supposons que chacune des femelles F1 de la question précédente, qui met bas un veau mort-né « amputé »,

soit rétrocroisée avec un mâle hétérozygote jusqu'à ce qu'elle produise un veau viable. Que devient alors la distribution des génotypes parmi les adultes de la F2 ?

Exercice n°13 : Un taureau hétérozygote porteur d'un allèle létal récessif est croisé avec 32 vaches 3 fois successivement; 12 vaches ont eu au moins un veau mort-né et sont donc aussi porteuses de l'allèle létal. Dans ce troupeau, combien peut-il y avoir d'autres vaches hétérozygotes qui n'ont pas été décelées ? Table de distribution des valeurs de X2

d.d.l 1 2 3 4 5 6

0,9 0,0158 0,211 0,584 1,064 1,61 2,204

0,5 0,455 1,386 2,366 3,357 4,351 5,348

0,3 1,074 2,408 3,665 4,878 6,064 7,231

0,2 1,642 3,219 4,642 5,989 7,289 8,558

probabilité 0,1 2,706 4,605 6,251 7,779 9,236 10,645

0,05 3,841 5,991 7,815 9,488 11,07 12,592

Non significatif

0,02 5,412 7,824 9,837 11,668 13,388 15,033

0,01 6,635 9,21 11,345 13,277 15,086 16,812

0,001 10,827 13,815 16,266 18,467 20,515 22,457

significatif

2ème partie : Liaison au sexe et Série pluriallélique Exercice n°1 : Le gène j, responsable de la coloration jaune du corps de la drosophile, est récessif et lié au sexe. La coloration du corps des mouches sauvages est sous le contrôle de son allèle dominant J. Quels phénotypes obtiendrat-on et dans quelles proportions si on croise : a) mâle jaune x femelle jaune ; b) mâle sauvage x femelle jaune ; c) mâle jaune x femelle sauvage (homozygote) ; d) mâle sauvage x femelle sauvage (hétérozygote) ; e) mâle jaune x femelle sauvage (hétérozygote) ? Exercice n°2 : Chez la plante Melandrium, la détermination du sexe se fait par un mécanisme similaire à celui présent chez l’homme. On connaît un gène l lié au sexe qui, chez la femelle, est létal à l’état homozygote. A l’état hémizygote chez les mâles ( lY), il est responsable de taches vert-jaune. L’allèle sauvage contrôle la coloration normale vert foncé, qu’il soit à l’état homozygote ou hétérozygote chez les femelles ( LL ou Ll), ou à l’état hémizygote chez les mâles ( LY). Quels phénotypes obtiendra-t-on en croisant des femelles hétérozygotes avec des mâles tachetés vert-jaune, et quelles seront les proportions de ces phénotypes ? Exercice n°3 : Chez la drosophile, une mutation appelée « notch » (N) est liée au chromosome sexuel. Elle est létale à l’état hémizygote chez le mâle et à l’état homozygote chez la femelle. Les femelles hétérozygotes (N/n) ont des petites entailles à la pointe des ailes. Les femelles homozygotes récessives (n/n) ou les mâles hémizygotes (n/Y) ont 4

des ailes normales de type sauvage. a) Calculer pour chaque sexe les proportions phénotypiques attendues parmi les descendants viables de la F1 et F2 quand on croise des mâles sauvages avec des femelles mutantes. b) Parmi les individus viables F1 et F2 quelle est la proportion de mâles et de femelles ? c) Quelle est la proportion mutant / sauvage en F1 et en F2 ? Exercice n°4 : Des coléoptères d’une certaine espèce peuvent posséder des élytres vertes, bleues ou turquoises. Des coléoptères issus d’une population hétérogène ont été croisés afin de déterminer les bases génétiques de la transmission de ce caractère. Les résultats des croisements sont présentés dans le tableau ci-dessous :

Croisement 1 2 3 4 5 6 7 8

Parents Bleu X Vert Bleu X Bleu Vert X Vert Bleu X Turquoise Bleu X Bleu Bleu X Vert Bleu X Vert Turquoise X Turquoise

Descendance Tous Bleu 3/4 Bleu : 1/4 Turquoise 3/4 Vert : 1/4 Turquoise 1/2 Bleu : 1/2 Turquoise 3/4 Bleu : 1/4 Vert 1/2 Bleu : 1/2 Vert 1/2 Bleu : 1/4 Vert : 1/4 Turquoise Tous Turquoise

a. Déduire les bases génétiques de la transmission du caractère « couleur des élytres » chez cette espèce. (nombre de gènes, liaison au chromosome sexuel, dominance / récessivité ….) b. Décrire le génotype des parents de tous les croisements décrits.

3ème partie : Interactions de gènes Exercice n° 1 : Considérons les F1 (de différentes espèces) suivantes et la F2 obtenue par leur autofécondation : F1 1- crème 2- orange 3- noir 4- rouge

Phénotypes des F2 (Autofécondation) 12/16 crème : 3/16 noir : 1/16 gris 9/16 orange : 7/16 jaune 13/16 noir : 3/16 blanc 9/16 rouge : 3/16 points blancs : 4/16 points rouges

Si chaque F1 est soumise à un testcross, quels rapports phénotypiques seraient obtenus à l’issue de celui-ci ? Exercice n°2 : Chez une espèce d’Anthirrinum (Gueule de loup), la coloration de la fleur est déterminée par deux gènes. Les allèles dominants de l’un ou l’autre (A- bb ou aa B-) donnent des fleurs pourpres alors que le génotype A- B- donne des fleurs bleues et que le génotype aa bb donne des fleurs écarlates. Déduire le génotype des parents et de la descendance des croisements suivants : Croisement 1 2 3 4 5

Parents Bleu X Ecarlate Pourpre X Pourpre Bleu X Bleu Bleu X Pourpre Pourpre X Ecarlate

Descendance 1/4 Bleu : 1/2 Pourpre : 1/4 Ecarlate 1/4 Bleu : 1/2 Pourpre : 1/4 Ecarlate 3/4 Bleu : 1/4 Pourpre 3/8 Bleu : 4/8 Pourpre : 1/8 Ecarlate 1/2 Pourpre : 1/2 Ecarlate

Exercice n°3 : Les feuilles de l'ananas peuvent être classées en trois types : épineuses (E), épine terminale (ET) et sans épines (SE). Des lignées pures pour chacune de ces catégories ont été croisées entre elles et les F1 obtenues furent autofécondées afin d'obtenir une F2. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant : 5

Croisement 1 2 3

Parents ET X E ET X SE E X SE

PHENOTYPES F1 ET SE SE

F2 99 ET : 34 E 120 SE : 39 ET 95 SE : 25 ET : 8 E

a. Expliquer ces résultats en terme génétique (établir le nombre de gènes impliqués; les définir par un symbole et, à l'aide de ceux-ci; expliquer chacun des croisements présentés dans le tableau). b. En utilisant le modèle établi en a), donner la répartition phénotypique obtenue si on croise la F1 du croisement 3 avec la souche parentale épineuse (E). Exercice n°4 : Les pétales de la fleur de Collinsia parviflora sont normalement bleus. Deux lignées pures ont été obtenues à partir de variants de la couleur des pétales trouvés dans la nature. La première se caractérise par des pétales roses et la seconde par des pétales blancs. Des croisements ont été réalisés entre lignées pures. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous : Parents Bleu X Blanc Bleu X Rose Rose X Blanc

F1 Bleu Bleu Bleu

F2 101 bleu ; 33 blanc 192 bleu ; 63 rose 272 bleu ; 121 blanc ; 89 rose

a) Fournissez la base génétique de ces résultats. Définissez les symboles que vous utilisez pour désigner les allèles et donnez le génotype des parents, des F1 et des F2. b) Un croisement entre un des individus F2 et un individu F2 blanc (se trouvant tout deux dans le tableau) a donné une descendance dont 3/8 des plantes étaient bleues, 1/8 roses et 1/2 blanches. Quels devraient être les génotypes de ces deux plantes F2 ? Exercice n°5 : La production du pigment rouge responsable de la coloration des yeux chez la drosophile est conférée par l’allèle dominant A. L’allèle dominant P d’un second gène indépendant est responsable de la transformation de ce pigment rouge en un pigment pourpre alors que son allèle récessif p n’a aucun effet. Une mouche qui ne produit aucun pigment aura des yeux blancs. Deux lignées pures parentales ont été croisées en donnant les résultats suivants : Parents Femelle yeux rouges X Mâle yeux blancs F1 Toutes les femelles yeux pourpres Tous les mâles yeux rouges Femelle F1 X mâle F1 F2 3/8 yeux pourpres (idem pour mâles 3/8 yeux rouges et femelles) 2/8 yeux blancs a) Expliquer ces résultats et indiquer le genotype des parents, des F1 et des F2. b) En croisant une femelle aux yeux rouges avec un mâle aux yeux blancs, on obtient la descendance suivante : 1/4 de femelles aux yeux pourpres, 1/4 de femelles aux yeux blancs, 1/4 de mâles aux yeux rouges et 1/4 de mâles aux yeux blancs. Quel est le génotype des parents ? Exercice n°6 : Les élytres des charançons (petits coléoptères) présentent trois phénotypes liés à la forme d’une tache de couleur claire se trouvant à leur surface : cette tache peut avoir la forme d’un losange (« diamond »), d’un cercle (« spot ») ou d’une bande (« stripe »).

Les trois croisements suivants ont été réalisés entre différentes souches dont le phénotype est décrit. Il est à noter que ces lignées ne sont pas obligatoirement pures ! Les descendances issues de ces croisements sont également décrites 6

¾ Diamond ¼ Stripe 6/8 Spot 1/8 Diamond 1/8 Stripe ½ Spot ¼ Diamond ¼ Stripe

Diamond x Diamond Spot x Spot

Spot x Stripe

Etablir, en utilisant vos propres symboles pour décrire les différents gènes et allèles impliqués, quels sont les génotypes des parents et de la descendance de tous les croisements décrits. Si ces croisements impliquent plusieurs gènes, décrivez précisément l’action de ces gènes (et de leurs allèles) sur le phénotype « forme de la tache des élytres » ainsi que les interactions de gènes éventuelles. Exercice n°7 : Chez le pois, les plantes sauvages produisent de la pisatine qui les protège des pathogènes. Deux lignées pures de pois ne produisant pas de pisatine ont été obtenues. Une série d'expériences furent menées avec ces lignées. Croisement Lignée1xsauvage Lignée2xsauvage Lignée1xlignée2

Phénotype F1 Avec pisatine Sans pisatine Sans pisatine

Phénotypes F2 3/4 avec; 1/4 sans 3/4 sans; 1/4 avec 13/16 sans; 3/16 avec

Elaborer un modèle expliquant ces résultats et les génotypes correspondant aux phénotypes. Exercice n°8 : Quand on croise des souris jaunes entre elles, on obtient 2/3 de souris jaunes et 1/3 de souris brunes. On connaît un autre locus qui gouverne la production de pigment. Si des souris hétérozygotes à ce locus sont croisées entre elles, on obtient 3/4 de souris colorées et 1/4 de souris albinos. Chez ces souris albinos, aucun gène situé au locus jaune/brun ne peut donc s’exprimer. En croisant des souris jaunes avec des souris albinos, on obtient une F1 constituée de 1/2 souris albinos, 1/3 de souris jaunes et 1/6 de souris brunes. a) Quels sont les génotypes probables des parents ainsi que les génotypes de tous les descendants (utilisez vos propres symboles) ? b) Quelles proportions phénotypiques obtiendra-t-on si on croise entre elles des souris jaunes de la F1 ? c) Parmi les descendants jaunes obtenus dans la question b), quelle sera la proportion de souris génétiquement pures homozygotes pour les gènes impliqués ? Exercice n°9 : Che...