biotechnologies, diversité génétique, biodiversité et environnement
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Etude, structuration et conservation de la diversité génétique des ressources. Apport des marqueurs biochimiques et moléculaires.

Ce cours relate les notions de bases sur la biodiversité et la diversité génétique des espèces. Les marqueurs biochimiques et Moléculaires, comme les isoenzymes sont utilisés pour évaluer la diversité génétique et permettre ainsi de tracer des stratégies de conservation des espèces. L'exemple du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) est souvent donné pour illuster des aspects pratiques locaux.


Liens utiles: - diversité génétique. Introduction -- Biodiversité et diversité génétique. Articles -- Marqueurs de la diversité génétique -- Paramères de la diversité génétique --- Diversité génétique du palmier par isoenzymes (par Biosys-1) ---- Electrophorèse de l'amylase, RAPD. Contrôle S5 (2011) --
Cours

Ce cours type a été programmé pour le D.E.S.A (Diplôme d'Etudes Supérieurs Approfondies) à l'Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc. Il porte sur l'étude, la structuration et conservation de la diversité des ressources génétiques. Ces actions font appel à l'utilisation des marqueurs biochimiques et Moléculaires, comme moyens de détection de cette diversité. Ainsi, les chapitres suivants sont plus ou moins développés, selon le volume horaire destiné pour cet enseignement. ......

La diversité génétique comme composante essentielle de la biodiversité.
Importance de la diversité des gènes et des espèces.
Menaces pesant sur la diversité des gènes et des espèces.
La recombinaison génétique = 'moteur de la diversité génétique'.

Conservation des ressources génétiques.
Moyens d'étude de la diversité génétique.

Les différents marqueurs biochimiques et Moléculaires (protéines, isoenzymes, RFLP, RAPD, AFLP).

marqueurs moléculaires  et diversité génétique

Polymorphisme enzymatique comme moyen d'étude de la diversité des populations.

1.Origines de la variation détectée par électrophorèse.
2. Principes de détection des isoenzymes.
3. Origines de la diversité des isoenzymes (loci multiples, allélisme multiple, interactions
entre loci, isoenzymes secondaires...).
4. Interprétation des zymogrammes.
5. Polymorphisme au sein des populations et distances génétiques (fréquences
génotypiques et fréquences alléliques, diversité au niveau intra-population,
diversité interpopulation.
6. Structuration de la diversité et conservation des ressources génétiques.

Des exemples d'application sont souvent donnés sur quelques espèces végétales comme le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.).

L'électrophorèse, reste actuellement l'une des méthodes de séparation et d'analyse les plus utilisées dans le domaine biologique. Pour les travaux pratiques programmés pour les niveaux du D.E.S.A (Diplôme d'Etudes Supérieures Approfondies), les notions élémentaires et le principe de l'électrophorèse sont considérés comme acquis lors des cours théoriques précédents. Ce document donne un rappel succinct de la technique.
Pour approfondir les connaissances sur les différentes variantes de l'électrophorèse, il est recommandé de consulter d'autres références

Travaux pratiques sur la diversité génétique du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.)

Le travail pratique (TP) du D.E.S.A "GESTION ET AMENAGEMENT DES ECOSYSTEMES NATURELS ET ANTHROPISES EN ZONES ARIDES ET SEMI-ARIDES" s'effectue sur une durée de 3 jours et porte sur une thématique en rapport avec les activités de recherche du Laboratoire de Biochimie et Biotechnologies des Plantes (BBP). L'organisation du TP portant sur la diversité génétique du palmier dattier, consiste à former 2 groupes d'étudiants (nombre: 4-5) qui seront chargés, chacun, de traiter un sujet précis relevant de la diversité génétique des populations. Les deux sujets sont complémentaires l'un de l'autre. Les résultats obtenus par les 2 groupes seront, ensuite, rassemblées pour dégager une information générale sur le thème proposé.

Sujet: Vers la connaissance de l'origine de la palmeraie de Marrakech à l'aide de l'outil isoenzymatique

Supports :


1
. Polycopié détaillé.
2. Cassete vidéo sur la technique d'électrophorèse pratiquée au laboratoire BAP (production BAP 2000) pour l'investigation de la diversité génétique des plantes et VCD électrophorèse..
3. Données brutes des génotypes isoenzymatiques des palmeraies marocaines.
4. Données bruts des génotypes de lots de plants de palmier dattier issus de croisements dirigés.

5. Ordinateurs pour traiter les résultats avec le logiciel BIOSYS 1.
6. Matériel et produits nécéssaires la collection de folioles de palmier dattier, l'électrophorèse et la révélation des isoenzymes.

Collection du matériel végétal

Munis de sachets et d'un bac de glace, les étudiants visitent la zone de la palmeraie la plus proche du Laboratoire pour échantillonner les folioles de palmier dattier (1 foliole par arbre). Le prélèvement concerne au moins 40 palmiers adultes. Les folioles sont numérotées et conservées dans le bac à glace. D'autre part, les étudiants effectuent des prélèvements de feuilles sur quelques lots de plants de palmiers dattier issus de graines provenant de croisements dirigés connus. Tout le matériel végétal collecté servira dans l'étape d'extraction des enzymes en vue de l'étude du polymorphisme isoenzymatique.


diversité génétique. Electrophorèse


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EXTRACTION DES ENZYMES A PARTIR DES FEUILLES DE PALMIER  DATTIER

Les feuilles, préalablement prélevées (environ 0.25 g) sont découpées et broyées dans un tampon de pH déterminé (voir polycopié). Cette opération est réalisée à froid (mortiers maintenus dans la glace). Les extraits sont centrifugés. Le surnageant, riche en enzymes, est conservé à froid juqu'àl'étape d'électrophorèse, technique d'investigation de la diversité génétique.

exploration de la diversité génétique  par electrophorèse

Electrophorèse et révélation des isoenzymes (lien: Isoenzymes marqueurs)

Les différents extraits enzymatiques sont déposés dans des puits aménagés sur les gels de polyacrylamide qui servent de supports de séparation des isoenzymes. L'électrophorèse s'éffectue à 180 V dans des conditions non dénaturantes. Un cryostat permet de maintenir une température proche de 4°C par circulation d'eau dans la cuve. Une fois l'électrophorèse est terminée, les gels contenant les isoenzymes séparéees sont incubés en présence des substrats de différentes enzymes. Les enzymes étudiées sont les estérases (EST), endopeptidases (ENP) et glutamate oxaloacétate transaminase (GOT). Plus de détail

Traitement informatique des données

3 fichiers sont constitués à l'aide de l'éditeur DOS. Ils sont appelés 'pal_grov', 'pal_loc' et 'pal_sem' et permettent, respectivement, de comparer la diversité génétique de la palmeraie de Marrakech, 13 autres palmeraies Marocaines, aux palmeraies de 4 localités et à 11 lots de plants issus de croisements dirigés entre parents connus. Les étudiants saisissent , dans l'ordre, les génotypes des loci Est 1 (pour EST), Got2 pour GOT) et Enp (pour ENP) correspondant à tous les palmiers dattier de la population de Marrakech. Les génotypes des individus d'autres palmeraies out lots de plants (disponibles au BAP) sont ajoutés aux fichiers correspondants. Le logiciel BIOSYS 1 calculera les variables (indices) de la diversité génétique, les coefficients de similarité et distances génétiques, les F-statistiques et les dendrogrammes.

Liens:

1/ Aperçu sur la diversité génétique du palmier dattier au Maroc.
2/ Palmier dattier au Maghreb
3/ Palmeraies au Maroc
4/ Date palm diversity and resistance to diseases (Maladies du palmier dattier et rôle de la diversité génétique)


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diversité génétique. Electrophorèse