拟南芥 (Arabidopsis thaliana, (L.) Heynh. 1842)

基本信息

拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh.，1842），又称鼠耳芥，是十字花科拟南芥属的小型一年生草本。种加词thaliana纪念16世纪德国医生及植物学家Johannes Thal，他曾在哈茨山区描述这种植物。 ^{1 7}

野外路边的拟南芥常被当作普通杂草，但在科学研究中，它却是研究植物遗传和发育的重要模式生物。生命周期短、基因组小且种子产量高，使它在植物研究中的地位常被比作动物遗传学中的果蝇。 ^{2 5}

识别要点

细弱的拟南芥植株通常高20至25厘米，基部由椭圆形、略有毛的叶片组成莲座叶丛，叶长1.5至5厘米；细长花茎从叶丛中央直立抽出，并形成分枝。 ^{3 7}

白色小花直径约3毫米，四枚花瓣呈十字形排列，是十字花科的典型特征。花后很快形成细长的长角果，长5至20毫米，沿茎向上直立。 ^{2 3}

一个长角果内通常有20至30粒种子，种子很小。丰富的种子与快速生长相结合，使植株能迅速占据裸地，随后结束生命周期。它偏好开阔、光照充足的荒地及受扰动地。 ^{3 7}

分类要点

最初，Carl von Linné于1753年以Arabis thaliana L.描述这一物种；1842年，Gustav Heynhold将它转入拟南芥属。旧文献中仍可见多个历史名称，常见异名包括：

• Arabis thaliana L.，最初使用的学名
• Sisymbrium thalianum （L.）J.Gay，历史异名
• Stenophragma thalianum （L.）Čelak.，历史异名
• Conringia thaliana （L.）Rchb.，历史异名
• Crucifera thaliana （L.）E.H.L.Krause，历史异名

确定身份时，仍应以接受名Arabidopsis thaliana为准；它与芥菜、甘蓝同属十字花科。Columbia和Landsberg erecta等生态型名称指实验室品系，不代表独立物种或植物学变种。 ^{1 6}

生境与分布

欧亚温带及非洲热带山区是拟南芥的原产范围。在包括法国在内的欧洲地区，它自然生长于荒地、路边和沙质、多石或石灰质土壤中，通常处于光照充足的位置。 ^{1 3}

这种草本是典型的先锋植物：它在裸露、翻动的土壤上扎根，依靠快速生长，在竞争力更强的植物占据空间以前完成生命周期。虽然属于田间杂草，但竞争性不强，原有资料未将它列为有害杂草。 ^{7 3}

约17世纪，拟南芥被引入北美洲，随后从美国到加拿大广泛归化，如今也见于其他温带地区。认识分布时，应把这些引入区域与欧亚原产范围区分开来。 ^{4 2}

生活周期与繁殖

在适宜条件下，拟南芥从种子萌发到再结种子仅约六周，是一年生植物中生命周期很短的种类。种子需要光照，应在表面萌发；随后形成莲座叶丛，约三周时开始开花。 ^{7 3}

花朵以自交为主，自花受精占绝大多数，估计异交率不足0.3%。自交有助于形成遗传稳定的品系，让后代较忠实地延续母株遗传组成，这对科研十分有利。 ^{7 2}

冬性类型在秋季出苗，以莲座状态越冬，春季开花；另一些类型则在温暖生长季内完成全部周期。实验室可利用这种灵活性一年培养多代。繁殖仅采用播种，种子置于表面，有时先短期低温层积以统一萌发；若让长角果自然开裂，也可自行播种。 ^{3 6}

用途与风险

拟南芥最重要的用途是科学研究。2000年，拟南芥基因组计划使它成为首个完成全基因组测序的植物，成果发表于《Nature》。它拥有五条染色体，基因组约1.57亿碱基对，近27600个蛋白质编码基因，至今仍是植物生物学的重要模式生物。 ^{5 2}

适合作为模式植物的原因还包括体型小、六周左右的周期、自交特性和单株数百粒种子的产量。这些特点便于迅速开展杂交、诱变和观察实验，甚至已有种子在月壤中萌发的实验。它通常不用于观赏，也不是常见食用植物。 ^{7 6}

安全性方面，拟南芥属于无毒的小型野生十字花科植物，只含少量甘蓝科植物常见的硫代葡萄糖苷，无显著毒素，现有资料未将它列为对猫、狗或马危险的植物。不过，它没有成熟的日常烹饪用途，主要仍是研究植物，不宜因此当作菜园蔬菜。 ^{3 4}

品种、易混淆种与近缘植物

实验室名称代表不同品系，而非独立物种。Columbia（Col-0）是基因组测序所用的参考生态型；Landsberg erecta、Wassilewskija和Cape Verde Islands则因各自遗传特点被选作其他研究品系。它们源自自然种群的选择，并不是独立分类单元。 ⁶

野外容易混淆的对象主要是其他小型一年生十字花科植物：

• 荠菜（Capsella bursa-pastoris），果实为三角形；
• 碎米荠（Cardamine hirsuta），叶片分裂成小叶；
• 春葶苈（Erophila verna），植株更小，开花更早。

确认荒地上的小型十字花科植物是否为拟南芥，可综合观察带毛的莲座叶丛、直径约3毫米的十字形白花，以及细长直立的长角果；这些比单看株形更可靠。 ^{3 1}

主要来源

• Plants of the World Online / Kew, Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
• Encyclopaedia Britannica, Brassicales (Arabidopsis thaliana, 模式植物)
• Plants For A Future, Arabidopsis thaliana
• USDA PLANTS Database, Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
• Arabidopsis Genome Initiative, Nature 408 (2000), 全基因组测序
• NCBI Taxonomy, Arabidopsis thaliana (分类编号3702)
• 维基百科法语版，拟南芥 (Arabidopsis thaliana)