擬南芥：植物界的“小白鼠”

我們大家都知道，孟德爾和摩爾根曾經分別用豌豆和果蠅做試驗創立了生物遺傳學，現代醫學科研常用小白鼠來做各種生物試驗，在植物界有沒有一種像小白鼠一樣的“通用”試驗植物呢？回答是有的，它就是一種叫擬南芥的植物。擬南芥是國際公認的模型植物，是植物科研的“小白鼠”。

擬南芥是一種十字花科的草本植物。形態有點像我們愛吃的薺菜，一年生或越年生細弱草本，高不過二三十釐米，開白色的小花，長角果，果實有點像菜籽，種子非常小。薺菜也是十字花科植物，是倒三角形的角果。當然細嫩的擬南芥也是可以當作蔬菜食用的。

世界上的植物千千萬萬，為什麼獨獨把擬南芥作為模型植物呢？原來，擬南芥作為模型植物有許多優點：比如植株小、生長週期短，結子多。擬南芥的整個幼苗以及成苗的根都是半透明的，可以直接在光學顯微鏡下觀察。擬南芥是自花受粉植物，基因高度純合，用理化因素處理突變率很高，容易獲得各種基因變異型。

更為重要的是，擬南芥的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（n=5）的總長只有7000萬個鹼基對，即只有小麥染色體組長的1/80，這就使克隆它的基因相對來說比較容易。2000年多國科學家合作共同完成了對擬南芥的基因組測序，是世界上第一個被測序的植物基因組。

擬南芥被確定為模型植物的歷史，可追溯到1905年，當時還是學生的德國科學家Laibach在他的家鄉採集到一株小草，帶回實驗室開展研究，驚奇地發現其細胞中只有5條染色體，這是當時科學界所已知植物染色體的最小數目。1907年他首次報道了對擬南芥染色體的研究成果，擬南芥開始引起科學界的關注。

從此以後，Laibach畢生致力於擬南芥的研究，1943年他詳細闡述了擬南芥作為模式生物的優點，逐步得到科學界的認可。1965年第一屆國際擬南芥會議在德國哥廷根召開，並發展成國際擬南芥研究的一項科學盛事，每年舉辦一次，2007年在我國北京召開。隨著分子生物學技術的迅猛發展，給植物科學研究帶來了巨大的機遇。人們逐漸認識到擬南芥作為實驗材料對植物生命進行探索的巨大價值。

2000年，一些科學家提出在數字水平上，把擬南芥建成一種模擬的“理想植物”，把擬南芥所有序列基因的功能全部“透明化”，經過數十年的研究，如今科學家已獲得和鑑定了超過300000個獨立的T-DNA插入突變株，幾乎覆蓋了擬南芥的所有編碼基因。這些插入突變株的種子免費供全世界研究者使用，所有資訊都可以在公開的網站上查閱。擬南芥成了研究植物科學當之無愧的先驅植物、模式植物。

近十年來，植物科學家們利用擬南芥模式系統，對植物不同組織和器官的發育開展了各種研究。透過對大量擬南芥突變體的分析，科學家們對植物根、莖、葉、花、胚胎和種子的發育，對植物抗病性和抗逆性機理，以及對各種生命活動有關的激素、光和環境因子引起的訊號傳導過程等進行了深入的研究，極大豐富了人類對於植物生命活動內在機理的認識。

在自然界中，擬南芥主要分佈於溫帶，集中在歐洲地區；在東非、亞洲大陸、日本也都有分佈，一般生長在野外乾燥的土壤上。歐洲文明的擴張把擬南芥帶到了北美和澳洲大陸。現在人們在世界各地共收集到750多個擬南芥生態型，這些生態型在形態發育、生理反應方面存在很大差異，可以在更廣泛的領域開展科學實驗。