拟南芥编辑

十字花科鼠耳芥属植物

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拟南芥（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）是十字花科拟南芥属一年生细弱草本。被单毛与分枝毛；茎不分枝或自中上部分枝，下部有时为淡紫白色，茎上常有纵槽，上部无毛，下部被单毛，茎生叶无柄，披针形、条形、长圆形或椭圆形；花序为疏松的总状花序，萼片长圆卵形，花瓣白色，长圆条形；果瓣两端钝或钝圆，多为桔黄色或淡紫色；种子卵形，红褐色；花期4-6月。拟南芥产中国华东、中南、西北及西部各省区，现日本、印度、欧洲、非洲等地均有分布。拟南芥是典型的自交繁殖植物。拟南芥在植物遗传研究中有领衔地位，拟南芥生长的地理范围广，种类多样，非常有利于研究植物适应环境的问题。

我国内蒙、新疆、陕西、甘肃、西藏、山东、江苏、安徽、湖北、四川、云南等省区均有发现。拟南芥的优点是植株小、结子多。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，容易获得各种代谢功能的缺陷型。

近种区别

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拟南芥	琴叶拟南芥
一年生草本。	二年或多年生草本。
茎不分枝或自中上部分枝，下部有时为淡紫白色，茎上常有纵槽，上部无毛，下部被单毛，偶杂有2叉毛。	茎直立或倾斜，从基部发出1或多条，通常上部分枝，基部有单毛和2叉毛，上部无毛。
拟南芥	琴叶拟南芥

栽培技术

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温室生长

1.播种和发芽

拟南芥可在非无菌条件下，生长在土壤或人工配制的各种培养基中。作为栽植的容器，可根据各自条件置于花盆或格状分离的多穴塑料盘中。常用的混合物有泥炭藓、营养土、蛭石和珍珠岩等，例如珍珠岩∶蛭石：泥炭藓=1：1：1的混合物，表土：堆肥或腐殖质土：珍珠岩或蛭石=1：1，1：2或2：1的混合物。如果用于营养研究则可以蛭石类惰性物质作培养介质，施以配有营养物质的水溶液。栽培拟南芥的介质均要求有良好的排水性，因此一般混合砂子、蛭石等惰性介质，保持良好的排水，防止过湿引起真菌和昆虫幼虫滋生。播种前土壤混合物进行高压灭菌处理30min，以杀死可能存在于混合物中的任何害虫。在把土壤混合物置于花盆或其他容器中后，将整个容器置于水或营养液中，靠毛细管作用浸湿介质，然后将处理洗净来的种子，用尖头烧融后的移液管小心移至土表，均匀播下。如果播种量较大，可用浓度为0.1g/100mL琼脂或砂子事先均匀混合后播种。种子发芽期间必须保持高湿度，故容器可用塑料膜覆盖，保持一周左右方可揭去。

将播有种子的容器移至低温或相应低温条件下，在2～4℃下放置2～4d，从而于吸胀条件下破除种子休眠，这对新鲜收获的拟南芥种子尤为必要。对大多数拟南芥品系来说其种子是中度休眠的，收获已久的这类生态型的拟南芥种子可免于低温处理，而有些生态型甚至需长达7d的低温处理。干种子的低温处理往往是无效的。

低温处理后，将盆移至温室或生长室，在22℃左右发芽，夜温可比日温低2℃，用2000lx的荧光灯给予光照，光周期为18h光/6h暗（也可24h光照），在5d左右可见拟南芥发芽。拟南芥发芽需光，故防止种子被土覆盖。

2.生长发育条件的控制

拟南芥一般是冬性一年生植物，自然条件下种子在秋天发芽，幼年期度过冬天，花分生组织在春季分化，种子在夏季成熟脱落。大多数实验室栽植的拟南芥品种在发芽后4周开花，而在4～6周后采集种子。不同拟南芥生态型其发育进程快慢、开花时间早晚、何时成熟等除了取决于遗传性以外，也受外界环境条件的影响。

2.1 光

拟南芥

拟南芥之所以作为模式植物，其中一个原因在于可以在培养皿灭菌条件下进行突变体筛选。此外，在许多拟南芥研究方面也需要做无菌培养。无菌培养在拟南芥研究中的应用可归纳为以下几方面：

（1）有利于突变体筛选　突变体筛选是遗传和分子研究中十分重要的手段，用无菌培养来筛选突变体有许多有利之处。首先，对大量拟南芥诱变处理的种子很容易进行生活力记录。其次，生长在培养皿中的植物可在人工控制的条件下稳定生长，以致使实验设计得以实现，这种突变体筛选方法十分类似于微生物突变体筛选的操作。例如对一些特殊化合物、除草剂、生长调节剂的敏感性可在同一野生型生长阻遏的背景下进行筛选，而如果在土壤条件下对这些化合物进行测试，则很难达到一致的生长条件，会受到各种因素影响。再次，无菌培养下培养皿中的筛选还可在下一代同样条件下重新测试和进行遗传分析。

（2）在分子水平分析时，常需经基因工程的方法取得转基因植物，而转基因植物获得过程中，常采用抗生素筛选等手段，这就必须将抗生素置于培养基中，在无菌条件下，使转化有外源基因的个体存活，而淘汰未转化的组织。

1.无菌培养的培养基组成

最普遍的培养基是1倍或0.5倍浓度MS培养基，其中加入琼脂达0.6%～0.8%的浓度，可另加蔗糖至0%～3%。也有实验采用Gamborg B5培养基。以下列出一种培养基配方：

培养基组成　最终浓度

MS基本培养基盐类 4.4mg/mL

蔗糖 10mg/mL

肌醇 100μg/mL

硫胺素 1.0μg/mL

吡哆醇 0.5μg/mL

烟酸 0.5μg/mL

MES 0.5mg/mL

在上述配制溶液中，加入1mol/LKOH调pH至5.7，在加入适量琼脂或蔗糖后，灭菌，贮存。当需铺平板时，将贮藏培养基置于微波炉中熔化，即可将其倒至培养皿中。0.8%琼脂浓度有利于在不伤根的情况下取出培养的小植株，并移植至土壤。蔗糖用作碳源，有利幼苗茁壮生长，但对只需短时间发芽生长的处理可免去蔗糖成分。

2.种子灭菌和播种

种子表面灭菌可采用漂白剂、乙醇等，另可附加SDS，TritonX-100等。例如，将拟南芥种子用含0.001%～0.2%SDS的50%漂白剂处理10min，或者将种子在50%乙醇中浸润1min再用漂白粉处理。其中SDS也可用0.1%TritonX－100代替，最终用无菌水淋洗晾干。如果灭菌过程不采用漂白粉，可将种子在50%乙醇和0.5%Triton中放置3min，再用95%乙醇淋洗，并令其快速风干。

病虫防治

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作为模式植物栽培时，为了使植株正常生长，培养出有代表性的群体以及潜在的新突变体在早期筛选过程中不致因病虫害侵袭而使表型丢失，因此必须注意病虫害防治。只要采取适当的措施，温室或生长室的病虫害是可以预防的。病虫害可能来自土壤，种子或操作人员本身。防治的原则应以防为主，杀灭为辅。最积极的措施是保持培养环境的清洁。

常见拟南芥病虫害及一般症状

1.虫害

1.1 蚜虫（aphid）

蚜虫聚集在叶和花茎上，在茎、叶上分泌密露，咬食幼小组织致使叶扭曲，严重时可引起萎蔫甚至死亡。

1.2 蓟马（thrip）

叶上呈现银色或白色斑点，此蓟马科害虫在花序上积聚，并使受精受阻。

1.3 蘑菇蝇（mushroom fly）

在地上部未有明显伤害情况下植株长势弱，叶变黄，在根组织上可见到灰白的蛆，蛆在根上觅食。成年蝇聚集在植株周围，有时以蝇斑呈现。

1.4 红蜘蛛（redspidermite）

在干、热条件下易侵染，叶被造成银色斑点，严重时植株变黄，萎蔫。叶下表面被细白丝线悬浮的白粉蒙盖。

1.5 白蝇（whitefly）

在叶下表面呈现，成虫是小白蝇。若虫为浅绿色。它通过吸食汁液侵害植物，侵染导致植株长势减弱，萎蔫，死亡。

2.病害

2.1 白粉病（powderymildew）

在叶花茎、长角果上呈现白粉斑，严重时会造成植株萎蔫，死亡。

2.2 灰霉病（botrytis）

灰色毛状霉菌呈现于植株表面，叶随之腐烂，有时可能伴随物质的降解。

太空实验

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2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人飞船成功发射。此次任务中，中国科学院分子植物科学卓越创新中心蔡伟明研究团队，采用模式植物拟南芥作为空间实验材料，承担了“空间微重力环境调控植物细胞结构和功能的分子网络研究”项目。目前已收到空间站发回的微重力环境中生长的拟南芥图像。

北京时间2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，带回国际首次在轨获得的水稻和拟南芥种子。拟南芥样品一部分已做固定处理，科学家将对返回样品进行分子生物学、细胞学和代谢等相关分析，通过检测及分析研究，解析空间微重力对于拟南芥和水稻作用的规律和分子基础，为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。

▲中科院分子植物卓越中心郑慧琼研究员对返回水稻和拟南芥科学实