这种小野草凭什么成为了植物科学界“顶流”？
有这样一种植物，在植物科研界几乎无人不知，无人不晓，但大家在日常生活中却几乎没有听说过它。到底是什么植物在科研界发光发热又在日常生活中默默无闻呢？
今天我们就来认识一下植物科学界的“顶流”--拟南芥（Arabidopsis thaliana）！它又名鼠耳芥、阿拉伯芥，“芥”可喻指小而轻微的事物，“视若草芥”一词就是指轻视、蔑视，而拟南芥最开始本就是一种名不见经传的小草。
它和我们常吃的油菜、白菜、西蓝花和萝卜等蔬菜，都属于占据了菜市场半壁江山的“菜科”--十字花科。
因为没有食用价值，拟南芥没能和它的很多亲戚一般成为餐桌上的美味菜肴，但它作为最重要的模式生物之一，被广泛应用于植物遗传学、细胞生物学、分子生物学等研究，关于植物的各类研究最先大都是从它身上展开的。拟南芥让人们得以窥探植物生长的奥秘，堪称“植物界果蝇”。
动物科研界的顶流之一：果蝇
2022年，拟南芥搭乘神舟十五号进入太空，并在空间站成功经历了开花结实。这种看起来不好吃、似乎又没啥用的小“野草”究竟因何“本事”能跻身科研前线呢？
小小“野草”的大本事
如果你见过它的真容，会不禁感叹它的mini。拟南芥植株较小，株高约20 cm，8 cm2的培养器皿可种植4-10棵，所以它占据的生长空间很少，相比其它植物材料，在有限的空间里可以栽种更多的拟南芥样本以供实验研究。
我们都知道科学研究是在和时间赛跑，而拟南芥在生命周期上有足够的优势，从播种发芽到开花结实只要4-6周。
实验室里种植的拟南芥材料
图源：decodingscience
除了“迷你身材”，拟南芥精炼的基因组更易于研究和分析遗传信息和性状之间的关系。2000年，拟南芥的完整基因组序列首次发表于Nature期刊，是第一种完成全基因组测序和分析的开花植物，标志着植物基因组时代的开始，从此科学家可以从更微观的基因层面去揭示机理。
此外，拟南芥的形态特征也具有优势。它的叶有两种形态，分为基生叶和茎生叶，比如路边常见的蒲公英、车前草等贴近地面的莲座状的叶子属于基生叶，而马齿苋、鬼针草等植物长在“杆儿”上的叶属于茎生叶。
两种叶形的拟南芥
图源：plantlet
拟南芥每朵小花有4枚花瓣，形成十字形，六枚雄蕊，其中四枚长，二枚短，称为“四强雄蕊”。
这些形态特征十分易于观察，因此科研工作者们能更加清晰地初步“捕捉”到拟南芥实验处理后的“样貌”变化。
拟南芥的器官和生活史
图源：elifesciences
拟南芥还是严格的自花传粉、闭花受粉植物，一方面易于遗传稳定性的保持，另一方面方便人工杂交；而拟南芥每个细细的长角果果荚中含有50-60粒种子，一棵小小的拟南芥便可收获几千甚至上万粒种子。
2万粒拟南芥种子占大约0.3 mL的离心管体积
图源：blithewold
甚至在极度干旱的环境下，叶片已经长得又小又枯，还是会拼命开花结果。
拟南芥的这些特点对于遗传发育的研究来说十分有利。
拟南芥的翻身之旅
拟南芥今天的地位，离不开德国植物学家Friedrich Laibach的发现。1905年，他对德国林堡的拟南芥样本进行研究，发现拟南芥只有5对染色体，是当时已知的染色体数目最少的一种植物。
拟南芥的染色体
图源：onlyhdwallpapers
后来他在发表于1943年的文章中指出了拟南芥用于科学研究的优势，并首次提议将拟南芥作为模式植物。可惜，此次提议并没有激起科学界的浪花。
苦苦得不到“流量”的拟南芥在沉寂了40余年之后，关于它的多篇高影响力研究成果冲上“热榜”。1985年，在Science期刊上发表的一篇文章Arabidopsis thaliana and Plant Molecular Genetics，呼吁确立拟南芥作为模式植物，该提议终于得到了科学界的广泛认可。
“翻身小草把歌唱”，拟南芥终于作为一种模式生物，亮相国际学术舞台，开启了自己更加辉煌的“被研究生涯”。
小小一株拟南芥不可小觑，它能支撑我们的科学研究向着星辰大海更进一步。透过拟南芥研究的窗口，不仅可以认识植物生长的基本规律，在浩瀚的遗传信息中窥探调控植物生长和发育的重要密码，还为培育更美味的蔬菜新种质提供模板参考，从而为我们解决种源“卡脖子”问题发挥重要作用。
撰文 | 黄业钦
部分图片 | 图虫创意
微信编辑 | 未末
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