阿拉伯芥

阿拉伯芥
科學分類
界：	植物界 Plantae
演化支：	維管束植物 Tracheophyta
演化支：	被子植物 Angiosperms
演化支：	真雙子葉植物 Eudicots
演化支：	薔薇類植物 Rosids
目：	十字花目 Brassicales
科：	十字花科 Brassicaceae
屬：	擬南芥屬 Arabidopsis
種：	阿拉伯芥 A. thaliana
二名法
	Arabidopsis thaliana; (L.) Heynh.（英語：Heynh.）
	阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）分佈範圍原生; 本土化; 沒有發現;
異名
	Arabis thaliana

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及非洲的被子植物^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]。阿拉伯芥被認為是一種雜草^[8]；它可在路邊和被擾動土地上被找到。

阿拉伯芥是一個生命周期相對較短的冬季一年生植物，它是植物生物學和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135百萬鹼基對（Mbp）^[9]。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，包括花的發育和向光性。

模式生物

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^[10]。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^[11]^[12]^[13]。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鼠和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和測序。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。^[14]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。^[15]

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，利用根瘤農桿菌把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

本物種最早期的描述於1577年，當時在德國圖林根諾德豪森（當時屬於韋廷家族恩斯特系諸邦國）的一位醫生和植物學家Johannes Thal（德語）（1542–1583）描述了一株在哈茨山的植株，並稱之為Pilosella siliquosa。1753年，卡爾·林奈將植株重新命名為Arabis thaliana，以紀念Thal。1842年，德國植物學家Gustav Heynhold建立了新的Arabidopsis屬，並把本物種歸入這新建的屬。這個新屬的名稱源於希臘語的Arabidopsis，意思就是「跟南芥屬物種相似的」。

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。^[16]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。^[17]

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^[18]。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^[18]。

研究

花的發育

阿拉伯芥已被廣泛作為花的發育模型之研究。1991年，恩里科·科恩和埃利奧特·邁耶羅維茨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^[19]，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

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週期，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^[20]。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

植物-病原體相互作用

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，病毒和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), 煙草鑲嵌病毒 (TMV)
線蟲	Meloidogyne incognita, Heterodera schachtii

數據庫和其他資源

TAIR （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）和NASC （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）：為不同的遺傳和分子生物學信息提供資源，連接到基因表達數據庫（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）等。
阿拉伯芥生物資源中心（英語：Arabidopsis Biological Resource Center）（種子和DNA庫）- ABRC （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
諾丁漢阿拉伯芥庫存中心（英語：Nottingham Arabidopsis Stock Centre）（種子和DNA庫）- NASC （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

參見

參考文獻

^ Warwick SI, Francis A, Al-Shehbaz IA. Brassicaceae species checklist and database. Species 2000 & ITIS Catalogue of Life 26. 2016 [2021-06-30]. ISSN 2405-8858. （原始內容存檔於2018-12-09）.
^ Arabidopsis thaliana. Germplasm Resources Information Network (GRIN). USDA.
^ Hoffmann MH. Biogeography of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Brassicaceae). Journal of Biogeography. 2002, 29: 125–134. doi:10.1046/j.1365-2699.2002.00647.x.
^ Mitchell-Olds T. Arabidopsis thaliana and its wild relatives: a model system for ecology and evolution. Trends in Ecology & Evolution. 2001-12, 16 (12): 693–700. doi:10.1016/s0169-5347(01)02291-1.
^ Sharbel TF, Haubold B, Mitchell-Olds T. Genetic isolation by distance in Arabidopsis thaliana: biogeography and postglacial colonization of Europe. Molecular Ecology. 2000, 9 (12): 2109–2118. PMID 11123622. S2CID 1788832. doi:10.1046/j.1365-294x.2000.01122.x.
^ Krämer U. Planting molecular functions in an ecological context with Arabidopsis thaliana. eLife. March 2015, 4: –06100. PMC 4373673 . PMID 25807084. doi:10.7554/eLife.06100.
^ Durvasula A, Fulgione A, Gutaker RM, Alacakaptan SI, Flood PJ, Neto C, Tsuchimatsu T, Burbano HA, Picó FX, Alonso-Blanco C, Hancock AM. Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2017-05, 114 (20): 5213–5218. PMC 5441814 . PMID 28473417. doi:10.1073/pnas.1616736114 （英語）.
^ Jaime Chambers. A widely studied lab plant has revealed a previously unknown organ. ScienceNews. 2021-06-15 [2021-06-30]. （原始內容存檔於2021-09-28）（英語）.
^ Genome Assembly. The Arabidopsis Information Resource. [29 March 2016]. （原始內容存檔於2021-03-07）.
^ [1] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） TAIR: About Arabidopsis
^ 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.
^ Coelho SM, Peters AF, Charrier B, et al. 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.
^ Platt A, Horton M, Huang YS, Li Y, Anastasio AE, et al. Novembre J , 編. The Scale of Population Structure in Arabidopsis thaliana. PLOS Genetics. 2010, 6 (2): e1000843 [2017-12-31]. PMC 2820523 . PMID 20169178. doi:10.1371/journal.pgen.1000843. （原始內容存檔於2014-10-16）.
^ 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.
^ Integr8 - A.thaliana Genome Statistics:. [2008-11-24]. （原始內容存檔於2012-06-08）.
^ E.M. Meyerowitz. Prehistory and History of Arabidopsis Research. Plant Physiology. 2001, 125: 15–19 [2008-11-24]. PMID 11154286. doi:10.1038/346035a0. （原始內容存檔於2009-11-30）.
^ 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 [2008-11-24]. PMID 1973265. doi:10.1038/346035a0. （原始內容存檔於2017-07-22）.
^ ^18.0 ^18.1 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.
^ 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.
^ 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

維基物種上的相關資訊：阿拉伯芥
The Arabidopsis Information Resource (TAIR) （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
The Arabidopsis Book - comprehensive electronic book
Arabidopsis thaliana: another "model organism"
Salk Institute Genomic Analysis Laboratory （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
來邦網阿拉伯芥基因試劑 from Kimball's Biology Pages （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Danish biotech firm Aresa Biotection （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） uses a genetically modified Thale Cress to detect compounds like explosives (land mines)

[Warwick-1] Warwick SI, Francis A, Al-Shehbaz IA. Brassicaceae species checklist and database. Species 2000 & ITIS Catalogue of Life 26. 2016 [2021-06-30]. ISSN 2405-8858. （原始內容存檔於2018-12-09）.

[grin-2] Arabidopsis thaliana. Germplasm Resources Information Network (GRIN). USDA.

[3] Hoffmann MH. Biogeography of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Brassicaceae). Journal of Biogeography. 2002, 29: 125–134. doi:10.1046/j.1365-2699.2002.00647.x.

[4] Mitchell-Olds T. Arabidopsis thaliana and its wild relatives: a model system for ecology and evolution. Trends in Ecology & Evolution. 2001-12, 16 (12): 693–700. doi:10.1016/s0169-5347(01)02291-1.

[5] Sharbel TF, Haubold B, Mitchell-Olds T. Genetic isolation by distance in Arabidopsis thaliana: biogeography and postglacial colonization of Europe. Molecular Ecology. 2000, 9 (12): 2109–2118. PMID 11123622. S2CID 1788832. doi:10.1046/j.1365-294x.2000.01122.x.

[kramer-natural-history-6] Krämer U. Planting molecular functions in an ecological context with Arabidopsis thaliana. eLife. March 2015, 4: –06100. PMC 4373673 . PMID 25807084. doi:10.7554/eLife.06100.

[pmid28473417-7] Durvasula A, Fulgione A, Gutaker RM, Alacakaptan SI, Flood PJ, Neto C, Tsuchimatsu T, Burbano HA, Picó FX, Alonso-Blanco C, Hancock AM. Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2017-05, 114 (20): 5213–5218. PMC 5441814 . PMID 28473417. doi:10.1073/pnas.1616736114 （英語）.

[tomorrowsci-8] Jaime Chambers. A widely studied lab plant has revealed a previously unknown organ. ScienceNews. 2021-06-15 [2021-06-30]. （原始內容存檔於2021-09-28）（英語）.

[Genome_Assembly-9] Genome Assembly. The Arabidopsis Information Resource. [29 March 2016]. （原始內容存檔於2021-03-07）.

[10] [1] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） TAIR: About Arabidopsis

[11] 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.

[12] Coelho SM, Peters AF, Charrier B, et al. 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.

[13] Platt A, Horton M, Huang YS, Li Y, Anastasio AE, et al. Novembre J , 編. The Scale of Population Structure in Arabidopsis thaliana. PLOS Genetics. 2010, 6 (2): e1000843 [2017-12-31]. PMC 2820523 . PMID 20169178. doi:10.1371/journal.pgen.1000843. （原始內容存檔於2014-10-16）.

[14] 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.

[15] Integr8 - A.thaliana Genome Statistics:. [2008-11-24]. （原始內容存檔於2012-06-08）.

[meyerowitz2001-16] E.M. Meyerowitz. Prehistory and History of Arabidopsis Research. Plant Physiology. 2001, 125: 15–19 [2008-11-24]. PMID 11154286. doi:10.1038/346035a0. （原始內容存檔於2009-11-30）.

[17] 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 [2008-11-24]. PMID 1973265. doi:10.1038/346035a0. （原始內容存檔於2017-07-22）.

[:1-18] 18.0 ^18.1 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.

[19] 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.

[20] 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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

閱論編生物信息學
數據庫	測序數據庫：GenBank、European Nucleotide Archive（英語：European Nucleotide Archive）、日本DNA數據庫(DDBJ) 輔助數據庫：UniProt, database of protein sequences grouping together Swiss-Prot, TrEMBL 和蛋白質信息資源（英語：Protein Information Resource）其它數據庫：蛋白質資料庫, Ensembl, 和InterPro（英語：InterPro）專項基因組數據庫：酵母基因組數據庫（英語：Saccharomyces Genome Database）、FlyBase（英語：FlyBase）、VectorBase（英語：VectorBase）、PomBase、WormBase（英語：WormBase）、PHI-base（英語：PHI-base）、阿拉伯芥信息資源（英語：The Arabidopsis Information Resource）與斑馬魚信息網（英語：Zebrafish Information Network）
軟件	BLAST Bowtie Clustal EMBOSS（英語：EMBOSS） HMMER（英語：HMMER） MUSCLE SAMtools（英語：SAMtools） TopHat（英語：TopHat (bioinformatics)）
其它	伺服器：ExPASy（英語：ExPASy）本體論：基因本體
機構	歐洲生物信息研究所(EMBL-EBI) 歐洲分子生物學實驗室(EMBL) 美國國家生物技術信息中心（NCBI）瑞士生物信息學研究所（英語：Swiss Institute of Bioinformatics）日本國立遺傳學研究所博德研究所（英語：Broad Institute）維康桑格研究所斯克里普斯研究所(TSRI)
文件格式	FASTA格式 FASTQ格式斯德哥爾摩格式（英語：Stockholm format）
有關議題	計算生物學分子系統發生學測序序列比對
分類維基共享