模式作物擬南芥

植物中的果蠅-擬南芥擬南芥的形態(tài)特征擬南芥是研究植物基因特性的模式植物。模式植物是指那些生長周期短、基因組小的植物。擬南芥屬十字花科芥屬，雙子葉草本植物，植株小、結(jié)子多（單株結(jié)實(shí)量可達(dá)上萬粒之多）、生活力強(qiáng)擬南芥的生命周期種子時期營養(yǎng)生長時期生殖生長時期每代時間短(從發(fā)芽到開花不超過6周)擬南芥的發(fā)現(xiàn)及利用如今，利用根瘤農(nóng)桿菌把DNA轉(zhuǎn)化進(jìn)擬南芥基因組已是常規(guī)操作。稱之為“擬南芥轉(zhuǎn)化”，這種方法并不涉及組織培養(yǎng)和植株再生。1873年，亞歷山大·布朗第一次記錄了擬南芥的突變體。然而，直到1943年，擬南芥作為模式生物的潛能才有文獻(xiàn)記錄。這個突變體的基因在1990年被克隆分離出來。擬南芥是自花授粉植物，基因高度純合，用理化因素處理突變率很高，容易獲得各種代謝功能的缺陷型。擬南芥基因組是目前已知植物基因組中最小的。每個單倍染色體組的總長只有7000萬個堿基對，只有小麥染色體組長的1/80，這就使克隆它的有關(guān)基因相對說來比較容易。在目前已知核基因組大小的高等植物中，擬南芥的核基因組最小，單倍體基因組DNA序列總長僅為約125

Mb。重復(fù)序列少

擬南芥基因組小的主要原因是重復(fù)的DNA序列少，大約80%左右的序列是用來構(gòu)建單拷貝基因的。由于基因組中大多數(shù)編碼某一特定功能產(chǎn)物的基因拷貝只有一個，當(dāng)某一基因發(fā)生突變（如在人工誘導(dǎo)條件下發(fā)生突變）后由于得不到補(bǔ)償就會導(dǎo)致與該基因相關(guān)的形態(tài)、生理生化過程、生長發(fā)育性狀方面的變異，這也是為什么擬南芥容易被誘變產(chǎn)生突變體的原因。容易實(shí)施轉(zhuǎn)化

擬南芥的基因轉(zhuǎn)化可以很方便地利用土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行。目前大多數(shù)擬南芥的基因轉(zhuǎn)化工作都采用“真空滲入法。大概過程是：將抽薹但尚未開花的擬南芥植株的花序部分浸入經(jīng)目的基因轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌培養(yǎng)液中，在施加一定強(qiáng)度的真空壓力條件下處理一定時間；將被處理后的植株繼續(xù)培養(yǎng)并收獲種子；利用含抗生素的培養(yǎng)基篩選陽性轉(zhuǎn)化植株供研究使用。利用此法轉(zhuǎn)化擬南芥的轉(zhuǎn)化率較高，?？梢赃_(dá)到1%（即后代中陽性轉(zhuǎn)化植株所占比例）甚至更高。

容易被誘變產(chǎn)生所需突變體

擬南芥在正常條件下通過自交產(chǎn)生后代，在遺傳上表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。但擬南芥在特殊條件處理后較易發(fā)生突變，如利用物理的（如輻射處理）、化學(xué)的（如EMS處理）、及遺傳轉(zhuǎn)化（如T-DNA插入）等方法進(jìn)行人工誘變處理，可獲得具有各種不同表型性狀的突變體。利用這些人工誘變方法產(chǎn)生的突變是隨機(jī)的，可進(jìn)一步通過對突變體庫的有目的篩選而獲得所需的突變體。

染色體結(jié)構(gòu)

通過對細(xì)胞周期的中期染色體觀察，可以清晰地辨認(rèn)單倍體擬南芥有5條染色單體（2倍體為10條染色體）。對擬南芥遺傳圖譜的連鎖關(guān)系分析，也證實(shí)了單倍體擬南芥包含5個遺傳連鎖群。除去著絲粒、端粒等區(qū)域及一些重復(fù)序列，目前已經(jīng)完成測序的第一條至第五條染色體的DNA序列長度依次為29.1

Mb、19.6

Mb、23.2

Mb、17.5

Mb、26.0

Mb（總長為115.4

Mb），而包括所有序列在內(nèi)的擬