拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

我们大家都知道,孟德尔和摩尔根曾经分别用豌豆和果蝇做试验创立了生物遗传学,现代医学科研常用小白鼠来做各种生物试验,在植物界有没有一种像小白鼠一样的“通用”试验植物呢?回答是有的,它就是一种叫拟南芥的植物。拟南芥是国际公认的模型植物,是植物科研的“小白鼠”。

拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

拟南芥是一种十字花科的草本植物。形态有点像我们爱吃的荠菜,一年生或越年生细弱草本,高不过二三十厘米,开白色的小花,长角果,果实有点像菜籽,种子非常小。荠菜也是十字花科植物,是倒三角形的角果。当然细嫩的拟南芥也是可以当作蔬菜食用的。

世界上的植物千千万万,为什么独独把拟南芥作为模型植物呢?原来,拟南芥作为模型植物有许多优点:比如植株小、生长周期短,结子多。拟南芥的整个幼苗以及成苗的根都是半透明的,可以直接在光学显微镜下观察。拟南芥是自花受粉植物,基因高度纯合,用理化因素处理突变率很高,容易获得各种基因变异型。

拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

更为重要的是,拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的。每个单倍染色体组(n=5)的总长只有7000万个碱基对,即只有小麦染色体组长的1/80,这就使克隆它的基因相对来说比较容易。2000年多国科学家合作共同完成了对拟南芥的基因组测序,是世界上第一个被测序的植物基因组。

拟南芥被确定为模型植物的历史,可追溯到1905年,当时还是学生的德国科学家Laibach在他的家乡采集到一株小草,带回实验室开展研究,惊奇地发现其细胞中只有5条染色体,这是当时科学界所已知植物染色体的最小数目。1907年他首次报道了对拟南芥染色体的研究成果,拟南芥开始引起科学界的关注。

拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

从此以后,Laibach毕生致力于拟南芥的研究,1943年他详细阐述了拟南芥作为模式生物的优点,逐步得到科学界的认可。1965年第一届国际拟南芥会议在德国哥廷根召开,并发展成国际拟南芥研究的一项科学盛事,每年举办一次,2007年在我国北京召开。随着分子生物学技术的迅猛发展,给植物科学研究带来了巨大的机遇。人们逐渐认识到拟南芥作为实验材料对植物生命进行探索的巨大价值。

2000年,一些科学家提出在数字水平上,把拟南芥建成一种模拟的“理想植物”,把拟南芥所有序列基因的功能全部“透明化”,经过数十年的研究,如今科学家已获得和鉴定了超过300000个独立的T-DNA插入突变株,几乎覆盖了拟南芥的所有编码基因。这些插入突变株的种子免费供全世界研究者使用,所有信息都可以在公开的网站上查阅。拟南芥成了研究植物科学当之无愧的先驱植物、模式植物。

拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

近十年来,植物科学家们利用拟南芥模式系统,对植物不同组织和器官的发育开展了各种研究。通过对大量拟南芥突变体的分析,科学家们对植物根、茎、叶、花、胚胎和种子的发育,对植物抗病性和抗逆性机理,以及对各种生命活动有关的激素、光和环境因子引起的信号传导过程等进行了深入的研究,极大丰富了人类对于植物生命活动内在机理的认识。

在自然界中,拟南芥主要分布于温带,集中在欧洲地区;在东非、亚洲大陆、日本也都有分布,一般生长在野外干燥的土壤上。欧洲文明的扩张把拟南芥带到了北美和澳洲大陆。现在人们在世界各地共收集到750多个拟南芥生态型,这些生态型在形态发育、生理反应方面存在很大差异,可以在更广泛的领域开展科学实验。

拟南芥是什么植物(拟南芥能吃吗)

小小的拟南芥,虽然不像水稻、小麦直接为人类提供食物,但在我国每次开展的太空生物实验中也都少不了它的身影,它和小白鼠一样,在人类探索生命奥秘的过程中,放射出不一样的光芒!

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