本頁使用了標題或全文手工轉換

阿拉伯芥

出自Wikipedia
跳至導覽 跳至搜尋
 
阿拉伯芥
Arabidopsis thaliana.jpg
科學分類
域: 真核域 Eukarya
界: 植物界 Plantae
門: 被子植物門 Magnoliophyta
綱: 雙子葉植物綱 Magnoliopsida
目: 十字花目 Brassicales
科: 十字花科 Brassicaceae
屬: 鼠耳芥屬 Arabidopsis
種: 阿拉伯芥 A. thaliana
二名法
Arabidopsis thaliana
(L.) Heynh.

阿拉伯芥(學名:Arabidopsis thaliana),又名擬南芥鼠耳芥阿拉伯草,是一種原生於歐亞大陸的小型開花植物[1][2][3][4][5]。阿拉伯芥被認為是一種雜草;它是在路邊和被擾動土地上被找到的。

阿拉伯芥是一個生命周期相對較短的冬季一年生植物,它是植物生物學遺傳學領域的流行的模式生物。對於一個複雜的多細胞真核生物,阿拉伯芥有一個相對較小的基因組,大約135兆鹼基對(Mbp)[6]。阿拉伯芥是第一個基因組被完整測序的植物。它是理解許多植物性狀的一種流行的分子生物學工具,包括的發育和向光性

模式生物[編輯]

在實驗室作為模式生物種植的阿拉伯芥

植物學家和生物學家在1900年代初期開始研究阿拉伯芥,1945年前後首次對突變體進行了系統描述[7]。阿拉伯芥現在已經被廣泛的用於研究植物科學,包括遺傳學進化,種群遺傳學,和植物發育研究中[8][9][10]。儘管阿拉伯芥在農業上並無多少直接的貢獻,但有幾個優點使其成為研究有花植物的遺傳細胞分子生物學的一個有用的模式生物。其在農業科學中所扮演的角色正仿佛小果蠅在人類生物學中的一樣。

阿拉伯芥基因組之小有利於基因定位測序。其基因組大約為12,500萬鹼基對和5對染色體,在植物中算是小的。在2000年,阿拉伯芥成為第一個基因組被完整測序的植物。[11]在探明至今已發現的25,500個基因的功能上已作出了非常多的工作。[12]

植株之小與生活周期之短同樣也是阿拉伯芥的優點。實驗室常用的許多品系,從萌芽到種子成熟,大約為六個星期。植株之小方便其在有限的空間內培養,而單個植株能產生幾千個種子。此外,其自花傳粉的機制也有助於遺傳實驗。 所有這些都使阿拉伯芥成為遺傳研究的模式生物

最後,利用根瘤農桿菌DNA轉化進阿拉伯芥基因組已是常規操作。而現在利用「花序浸漬法」(floral-dip)進行轉化並不涉及組織培養和植株再生。

分類[編輯]

1873年,亞歷山大·布朗第一次用文獻記錄了阿拉伯芥的突變體。然而,直到1943年,阿拉伯芥作為模式生物的潛能才有文獻記錄。[13] 這個突變體現在稱為AGAMOUS,而這個突變的基因也在1990年被克隆分離出來。[14]

數千個阿拉伯芥天然近交種質(accessions)從整個自然和引進的範圍內已經被收集[15]。這些種質表現出相當大的遺傳和表型變異,可以用來研究這個物種適應不同的環境[15]

研究[編輯]

花的發育[編輯]

阿拉伯芥已被廣泛作為花的發育模型之研究。1991年,Enrico Coen和Elliot Meyerowitz總結了金魚草及阿拉伯芥中的經典遺傳實驗結果,提出了被子植物花器官發育的經典ABC模型[16],成為植物發育生物學領域的一大里程碑式發現。根據這個模型,花器官特徵基因分為三類:A類基因(影響萼片和花瓣),B類基因(影響花瓣和雄蕊),C類基因(影響雄蕊和心皮)。這些基因編碼轉錄因子,在開發過程中結合在其各自的區域中導致組織規格。雖然通過阿拉伯芥花發育的研究,但這種模式一般適用於其他開花植物

光覺[編輯]

感光光敏色素A,B,C,D和E介導的紅色光為基礎的向光性反應。理解這些受體的功能,幫助植物生物學家理解調節光周期英語Photoperiodism萌發黃化現象,和避蔭的植物信號傳導級聯。

UVR8英語UVR8蛋白檢測UV-B光並排解響應這種DNA損傷的波長。

阿拉伯芥被廣泛用於向光性葉綠體定位,氣孔開度和其他受藍光影響的過程的遺傳基礎研究[17] 。這些性狀響應於由光促進的光接收器感知的藍光。

非孟德爾式遺傳[編輯]

植物-病原體相互作用[編輯]

理解植物如何抵抗保護世界糧食生產以及農業是非常重要的。已經開發了許多模型系統以更好地理解植物與細菌真菌卵菌病毒線蟲病原體之間的相互作用。阿拉伯芥一直是植物病理學研究的有力工具,也就是植物與致病病原體之間的相互作用。

病原體類型 在「阿拉伯芥」中的例子
細菌 Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris
真菌 Colletotrichum destructivum, 灰葡萄孢菌, Golovinomyces orontii
卵菌 Hyaloperonospora arabidopsidis
病毒 Cauliflower mosaic virus (CaMV), 菸草鑲嵌病毒 (TMV)
線蟲 Meloidogyne incognita, Heterodera schachtii

資料庫和其他資源[編輯]

參見[編輯]

參考資料[編輯]

  1. Arabidopsis+thaliana. Germplasm Resources Information Network (GRIN). USDA. [11 December 2017]. 
  2. Hoffmann, Matthias H. Biogeography of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Brassicaceae). Journal of Biogeography. 2002, 29: 125–134. doi:10.1046/j.1365-2699.2002.00647.x. 
  3. Mitchell-Olds, Thomas. Arabidopsis thaliana and its wild relatives: a model system for ecology and evolution. Trends in Ecology & Evolution. December 2001, 16 (12): 693–700. doi:10.1016/s0169-5347(01)02291-1. 
  4. Sharbel, Timothy F.; Haubold, Bernhard; Mitchell-Olds, Thomas. Genetic isolation by distance in Arabidopsis thaliana: biogeography and postglacial colonization of Europe. Molecular Ecology. 2000, 9: 2109–2118. doi:10.1046/j.1365-294x.2000.01122.x. 
  5. Krämer, Ute. Planting molecular functions in an ecological context with Arabidopsis thaliana. eLife. 2015-03-25, 4: –06100 [2017-04-20]. ISSN 2050-084X. PMC 4373673. PMID 25807084. doi:10.7554/eLife.06100. 
  6. Genome Assembly. The Arabidopsis Information Resource. [29 March 2016]. 
  7. [1] TAIR: About Arabidopsis
  8. Rensink WA, Buell CR. Arabidopsis to Rice. Applying Knowledge from a Weed to Enhance Our Understanding of a Crop Species. Plant Physiol. 2004, 135 (2): 622–9. PMC 514098. PMID 15208410. doi:10.1104/pp.104.040170. 
  9. Coelho SM, Peters AF, Charrier B, 等. Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms. Gene. 2007, 406 (1–2): 152–70. PMID 17870254. doi:10.1016/j.gene.2007.07.025. 
  10. Platt A, Horton M, Huang YS, Li Y, Anastasio AE, 等. Novembre J, 編. The Scale of Population Structure in Arabidopsis thaliana. PLOS Genetics. 2010, 6 (2): e1000843. PMC 2820523. PMID 20169178. doi:10.1371/journal.pgen.1000843. 
  11. The Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature. 2000, 408: 796–815. PMID 11130711. doi:10.1038/35048692. 
  12. Integr8 - A.thaliana Genome Statistics:. 
  13. E.M. Meyerowitz. Prehistory and History of Arabidopsis Research. Plant Physiology. 2001, 125: 15–19. PMID 11154286. doi:10.1038/346035a0. 
  14. M.F. Yanofsky, H. Ma, J.L. Bowman, G.N. Drews, K.A. Feldmann & E.M. Meyerowitz. The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene agamous resembles transcription factors. Nature. 1990, 346: 35–39. PMID 1973265. doi:10.1038/346035a0. 
  15. 15.0 15.1 1001 Genomes Consortium. 1,135 Genomes Reveal the Global Pattern of Polymorphism in "Arabidopsis thaliana". Cell. 2016, 166 (2): 481–491. doi:10.1016/j.cell.2016.05.063. 
  16. Enrico S. Coen; Elliot M. Meyerowitz. The war of the whorls: Genetic interactions controlling flower development. Nature. 1991, 353 (6339): 31–37. Bibcode:1991Natur.353...31C. PMID 1715520. doi:10.1038/353031a0. 
  17. Sullivan JA, Deng XW. From seed to seed: the role of photoreceptors in Arabidopsis development. Dev. Biol. 2003, 260 (2): 289–97. PMID 12921732. doi:10.1016/S0012-1606(03)00212-4. 

外部連結[編輯]

from Kimball's Biology Pages

  • Danish biotech firm Aresa Biotection uses a genetically modified Thale Cress to detect compounds like explosives (land mines)