TA：从“一无是处”到当红明星
作者：刘梦婷（中国科学院武汉植物园）
今天我们想聊的是一种，凭借“身材”开启成功之路的植物——拟南芥，它被称为“植物界的果蝇”。
今年因为诺奖，果蝇可是出尽了风头。只是不知道小伙伴们看到果蝇两个字，有没有联想到高中做到吐的生物遗传题？
想不起来没关系，下面请听题：
摩尔根用纯种的红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，子一代不论雌雄果蝇都是红眼，根据以上实验回答果蝇中红眼性状和白眼性状哪个是显性性状？
”是不是熟悉的“五年高考三年模拟”味道？
说回果蝇，作为常见的模式生物，大量以果蝇为基础的实验研究被运用于遗传学和发育生物学等领域，无怪乎高中生物遗传题中果蝇反复出现了。而放眼植物界，四海八荒最最适合作为模式生物的，就是本文的主角——拟南芥。
合适的“身材”是成功的开始
拟南芥的英文名字叫做thale cress，其中thale是“阿拉伯”的意思，cress指的是“十字花科植物”，大体告诉我们拟南芥是十字花科大家族的成员了；另一种说法是mouse-ear cress，直译过来就是鼠耳芥，这也是《中国植物志》中引用的名称。
拟南芥这个名字则来自其拉丁学名Arabidopsis thaliana的属名，意思是“外观像南芥的”，于是有了拟南芥这个名称。除了拟南芥和鼠耳芥外，阿拉伯芥也是它的一个别名，当然最为广泛接受的还是拟南芥这个名字。
无论如何，拟南芥的中文名总是以“芥”这个字结尾。“芥”即小草，有微小的意思，佛教里有“芥子须弥”的说法，意思是很大的须弥山可以纳入微小的芥子中。
拟南芥恰如她的名字叙述的一般，正是一年生的细弱草本。
“细弱”这个形容词可不是乱加的，是《中国植物志》里对拟南芥的描述。之所以这么形容拟南芥，是因为她真的很微小，只有20到35厘米高。
这个身高对于天天泡在实验室捣鼓基因的科学家来说，简直不要太喜爱！
他们可以在有限的实验室和培养箱中培养大量的拟南芥。
因此，这么“细弱”的拟南芥凭借着“小”打败了传统模式植物豌豆（孟德尔利用豌豆进行杂交实验得出两个遗传学定律：基因的分离定律和自由组合定律）和玉米（美国科学家芭芭拉·麦克林托克通过玉米发现转座子进而获得诺贝尔奖），跻身植物界模式植物的头号种子选手。
继续开挂的植物人生
仅仅靠身材娇小还不足以让拟南芥得到植物学家的青睐，她身上还有更多优秀的特质，让拟南芥从一名默默无闻的小草渐渐地发扬光大。
这还要追溯到19世纪末，科学家们随着经典遗传学的发展才意识到拟南芥的诸多优点。
在此之前，虽然拟南芥广布于世界各地（只有少数地方没有拟南芥分布），也早早地被发现了（于16世纪被初次描述），却因为不像水稻小麦这些粮食作物能吃，长相也没有什么特色，还没有什么工业用用途，被英国植物学家威廉·胡克形容为“一无是处”的植物。
不过，遭人百般嫌弃的拟南芥在植物界的地位于1907年得到改善，并在其后的岁月里有了质的飞跃。
1907年发生了什么事呢？
这一年拟南芥被报道只有5对染色体。这一消息在玉米和豌豆还在遗传学界“横着走”的年代并没有引起多大的轰动，但还好，也算是引起了科研界的一些注意。
慢慢地，有科学家愿意尝试以拟南芥为对象开始研究，这对于拟南芥本身来说，是“开挂人生”的开始。
随着人们对微观世界孜孜不倦地追求与探索，科学家们发现拟南芥基因组大约为12500万碱基对。
可能这个基因组看上去还是很庞大，却是目前已知高等植物基因组中第二小的（第一小的是丝叶狸藻）。
拟南芥基因组规模小、重复序列少的特点使其成为建立遗传图谱最适宜的实验材料，通过对拟南芥的研究可以深入了解与掌握植物的形态发生、生长发育、生理生化特性和分子机制。
通俗来说，人类对植物基因奥秘的探索，很大程度上可以通过拟南芥来实现。
梦想有了，那么实际操作起来可行吗？
答案是肯定的。
也许命中注定拟南芥要在遗传学舞台上大放光彩，拟南芥的生物学特性似乎是为遗传学家们私人订制一般，恰巧符合模式植物的要求。
拟南芥生长周期十分迅速，完成“生老病死”这个过程仅仅需要6个星期。
当研究十七年蝉的科学家们还在苦苦等待化羽而出的蝉完成生命周期的时候，拟南芥的研究者已经收获了第N代拟南芥的种子了。因此拟南芥可以更快地获取实验结果，一年内繁殖多代可以说是轻而易举。
不仅如此，拟南芥小小身板里更是蕴藏了“巨大”的能量。
也许“知道”自己命短，为了延续后代，拟南芥的结实量惊人，每株结实数千或者过万，有大量的种子以供培育。
以上种种优点，可以说拟南芥完胜玉米和豌豆，妥妥地成为植物界的新宠。
至此，拟南芥打了一个漂亮的翻身仗。
越来越多的人通过对拟南芥的研究揭开了植物基因的神秘面纱，也促使了1965年第一届国际拟南芥研究会议在德国召开（中国承办了第十八届国际拟南芥研究会议，也是第一个承办此会议的亚洲国家）。可以说，拟南芥在植物学、植物生理学、遗传学等科学领域承载了太多希望，正在也将继续发挥巨大作用。
注：图片来源于水印或网络
参考文献
[1]陈璋. 拟南芥：植物分子生物学研究的模式物种[J]. 植物学通报,1994,(01):6-11. [2017-09-01].
（文章首发于科学大院，转载请联系cas@cnic.cn）
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