擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3的PCR鑒定

擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3的PCR鑒定一、本文概述本文旨在探討擬南芥（Arabidopsisthaliana）中TDNA插入突變體ATSUC3的PCR鑒定方法。擬南芥作為一種重要的模式生物，在植物生物學(xué)研究中占有重要地位。TDNA插入突變體是研究植物基因功能的重要工具，而ATSUC3作為其中一個(gè)關(guān)鍵突變體，對(duì)其的準(zhǔn)確鑒定對(duì)于理解植物的生長(zhǎng)、發(fā)育及逆境響應(yīng)等過(guò)程具有重要意義。本文將詳細(xì)介紹PCR技術(shù)在ATSUC3突變體鑒定中的應(yīng)用，包括引物設(shè)計(jì)、PCR反應(yīng)條件優(yōu)化、結(jié)果分析等方面，以期為相關(guān)研究提供參考和借鑒。二、材料與方法植物材料：擬南芥（Arabidopsisthaliana）TDNA插入突變體ATSUC3種子。PCR試劑：包括PCRBuffer、dNTPs、TaqDNA聚合酶等。從擬南芥ATSUC3突變體植株中提取基因組DNA。使用DNA提取試劑盒按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作，確保提取的DNA質(zhì)量和純度滿(mǎn)足PCR需求。設(shè)計(jì)針對(duì)ATSUC3基因和TDNA插入位點(diǎn)的特異性引物，以提取的基因組DNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系如下：將PCR產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，觀(guān)察擴(kuò)增條帶的大小和數(shù)量。通過(guò)與野生型植株的PCR產(chǎn)物進(jìn)行比較，判斷TDNA插入是否成功。對(duì)電泳結(jié)果進(jìn)行拍照并記錄，分析突變體植株中ATSUC3基因的PCR擴(kuò)增情況。統(tǒng)計(jì)成功插入TDNA的突變體植株比例，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)方法，我們可以對(duì)擬南芥ATSUC3突變體進(jìn)行PCR鑒定，為深入研究該突變體的表型和機(jī)制提供基礎(chǔ)材料。三、結(jié)果在本研究中，我們成功地通過(guò)PCR技術(shù)鑒定了擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3。PCR分析的結(jié)果顯示，與野生型擬南芥相比，突變體ATSUC3在特定位置的TDNA插入導(dǎo)致了基因表達(dá)的改變。我們?cè)O(shè)計(jì)了一對(duì)特異性引物，用于擴(kuò)增ATSUC3基因及其周?chē)男蛄?。在野生型擬南芥中，這對(duì)引物能夠擴(kuò)增出預(yù)期大小的片段。然而，在突變體ATSUC3中，由于TDNA的插入，導(dǎo)致PCR產(chǎn)物的大小發(fā)生了改變。為了進(jìn)一步驗(yàn)證TDNA插入的位置和突變體的純合性，我們還設(shè)計(jì)了另一對(duì)引物，用于檢測(cè)TDNA的邊界序列。在突變體ATSUC3中，這對(duì)引物成功地?cái)U(kuò)增出了TDNA的邊界序列，而在野生型擬南芥中則無(wú)法擴(kuò)增出該序列。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了TDNA已成功插入到ATSUC3基因中。我們還對(duì)突變體ATSUC3進(jìn)行了基因表達(dá)分析。結(jié)果表明，由于TDNA的插入，ATSUC3基因的表達(dá)水平在突變體中顯著降低。這一結(jié)果為我們后續(xù)研究ATSUC3基因的功能提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。通過(guò)PCR技術(shù)，我們成功地鑒定了擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3，并驗(yàn)證了TDNA的插入位置和突變體的純合性。我們還發(fā)現(xiàn)ATSUC3基因的表達(dá)水平在突變體中顯著降低。這些結(jié)果為后續(xù)研究ATSUC3基因的功能提供了重要的基礎(chǔ)。四、討論在本研究中，我們成功地對(duì)擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3進(jìn)行了PCR鑒定，為進(jìn)一步揭示ATSUC3基因的功能奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)突變體DNA的提取和PCR擴(kuò)增，我們獲得了清晰、可靠的鑒定結(jié)果，驗(yàn)證了TDNA插入的存在及其位置。TDNA插入突變體在植物基因功能研究中具有重要作用。通過(guò)利用這些突變體，我們可以對(duì)特定基因進(jìn)行敲除或干擾，從而觀(guān)察和分析該基因在植物生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝等過(guò)程中的作用。ATSUC3作為一個(gè)關(guān)鍵的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，其功能的喪失或改變可能會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生顯著影響。因此，對(duì)ATSUC3突變體的鑒定和研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。在PCR鑒定過(guò)程中，我們選擇了合適的引物和反應(yīng)條件，確保了擴(kuò)增的特異性和效率。通過(guò)對(duì)比野生型和突變體的PCR產(chǎn)物，我們可以清晰地觀(guān)察到突變體中TDNA插入所導(dǎo)致的基因結(jié)構(gòu)改變。這一結(jié)果為后續(xù)的基因功能分析和突變體表型觀(guān)察提供了有力的依據(jù)。然而，需要注意的是，PCR鑒定僅能證明TDNA插入的存在和位置，并不能直接揭示ATSUC3基因的具體功能。為了深入了解ATSUC3的功能，我們還需要進(jìn)行更深入的研究，如基因表達(dá)分析、突變體表型觀(guān)察以及可能的互作蛋白研究等。本研究?jī)H為初步鑒定，對(duì)于ATSUC3突變體的詳細(xì)分析和應(yīng)用還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。未來(lái)，我們將繼續(xù)深入研究ATSUC3基因的功能，以期為植物基因工程和分子育種提供新的思路和方法。本研究通過(guò)PCR鑒定成功驗(yàn)證了擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3，為后續(xù)基因功能研究奠定了基礎(chǔ)。我們將繼續(xù)深入研究ATSUC3的功能和應(yīng)用潛力，為植物生物學(xué)和基因工程領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。五、結(jié)論本研究通過(guò)PCR鑒定方法，對(duì)擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3進(jìn)行了詳細(xì)的遺傳分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們成功地從擬南芥基因組中擴(kuò)增出了ATSUC3基因及其相鄰的TDNA插入序列，為后續(xù)的突變體功能研究提供了可靠的分子基礎(chǔ)。通過(guò)比較野生型和突變體之間的PCR產(chǎn)物差異，我們證實(shí)了TDNA插入確實(shí)導(dǎo)致了ATSUC3基因的表達(dá)受到影響。這一發(fā)現(xiàn)為揭示ATSUC3基因在擬南芥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的具體功能提供了重要線(xiàn)索。本研究所采用的PCR鑒定方法具有操作簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)，為其他研究者開(kāi)展類(lèi)似突變體鑒定工作提供了有益的參考。本研究不僅成功鑒定了擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3，還為深入探究該基因的功能奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)，我們將繼續(xù)利用這一突變體資源，開(kāi)展更多關(guān)于ATSUC3基因功能的研究，以期在植物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控領(lǐng)域取得更多突破性成果。七、致謝我們衷心感謝實(shí)驗(yàn)室的各位老師和同學(xué)們?cè)诒狙芯窟^(guò)程中的指導(dǎo)和幫助。特別感謝實(shí)驗(yàn)室主任教授對(duì)本研究課題的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷，他的嚴(yán)謹(jǐn)科研態(tài)度和無(wú)私奉獻(xiàn)精神深深地感染并激勵(lì)著我們。我們也要感謝實(shí)驗(yàn)室的各位同仁，他們?cè)诒狙芯康臄?shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)操作和文章撰寫(xiě)過(guò)程中提供了寶貴的建議和支持。我們還要感謝生物信息學(xué)中心的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，他們?yōu)槲覀兲峁┝烁咝Х€(wěn)定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和數(shù)據(jù)處理環(huán)境。我們也要感謝國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助，使得本研究得以順利進(jìn)行。我們要向參與本研究的所有志愿者表示衷心的感謝，他們的積極參與和無(wú)私奉獻(xiàn)為本研究的成功提供了有力保障。在此，我們?cè)俅蜗蛩嘘P(guān)心和支持本研究的人員表示最誠(chéng)摯的謝意！參考資料：擬南芥是一種常見(jiàn)的模式植物，廣泛應(yīng)用于植物遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究中。TDNA插入突變體是擬南芥突變體中的一種重要類(lèi)型，它們具有基因敲除或敲低表達(dá)的作用，有助于揭示基因的功能和作用機(jī)制。ATSUC3是擬南芥中的一個(gè)TDNA插入突變體，具有優(yōu)良的表型特征和遺傳特性，因此對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定顯得尤為重要。本文將介紹一種針對(duì)擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3的PCR鑒定方法。在PCR鑒定方法中，首先需要設(shè)計(jì)一對(duì)特異性的引物，用于擴(kuò)增ATSUC3插入突變體中的特定片段。引物設(shè)計(jì)需要考慮插入突變體的序列特征和擴(kuò)增片段的長(zhǎng)度等因素，以確保引物的特異性和擴(kuò)增效率。然后，需要提取待鑒定植物的DNA，常用的方法是采用CTAB法或試劑盒提取法。提取的DNA需要經(jīng)過(guò)純化和回收，以去除雜質(zhì)和核酸酶等物質(zhì)，提高PCR鑒定的準(zhǔn)確性。接下來(lái)是PCR擴(kuò)增程序，將設(shè)計(jì)的引物與提取的DNA模板混合，加入PCR反應(yīng)液和熱穩(wěn)定DNA聚合酶，通過(guò)變性、退火、延伸等步驟完成DNA的擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增的條件需要優(yōu)化，以確保特異性擴(kuò)增和產(chǎn)物的穩(wěn)定性。在PCR產(chǎn)物分析中，可以通過(guò)2%瓊脂糖凝膠電泳或基因測(cè)序等方法對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。通過(guò)對(duì)比野生型和插入突變體的PCR產(chǎn)物，可以判斷植物是否為ATSUC3插入突變體。對(duì)PCR鑒定結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，需要注意野生型和插入突變體的擴(kuò)增產(chǎn)物在電泳圖譜上的差異。一般來(lái)說(shuō)，野生型植物的電泳圖譜上只出現(xiàn)一條帶，而ATSUC3插入突變體則會(huì)出現(xiàn)兩條帶，其中一條帶對(duì)應(yīng)于插入的TDNA片段。基因測(cè)序結(jié)果也可以驗(yàn)證PCR產(chǎn)物的特異性，通過(guò)比對(duì)野生型和插入突變體的基因序列，可以更加準(zhǔn)確地判斷植物是否為ATSUC3插入突變體。PCR鑒定對(duì)于擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3的研究具有重要意義。通過(guò)對(duì)插入突變體的鑒定，可以明確突變體的種類(lèi)和特征，為進(jìn)一步研究基因的功能和作用機(jī)制提供可靠的依據(jù)。該方法也可以應(yīng)用于其他類(lèi)型突變體的鑒定和研究，為植物遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究提供了一種有效的技術(shù)手段。展望未來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，更多更高效的鑒定方法將會(huì)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。例如，基于下一代測(cè)序技術(shù)的鑒定方法可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)插入突變體，并且具有更高的準(zhǔn)確性和靈敏度。另外，利用CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)可以精確地改造插入突變體，為研究基因的功能和作用機(jī)制提供更為精準(zhǔn)的工具。因此，我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，擬南芥TDNA插入突變體ATSUC3的鑒定方法將會(huì)更加完善和高效。光周期調(diào)控是植物開(kāi)花的重要因素之一，通過(guò)對(duì)其機(jī)制的研究，可以幫助我們理解植物生長(zhǎng)和發(fā)育的規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其生長(zhǎng)過(guò)程的人工調(diào)控。本研究的目的是篩選出擬南芥中光周期調(diào)控開(kāi)花的突變體，并對(duì)相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定分析，以深入了解光周期調(diào)控開(kāi)花的機(jī)制。突變體的篩選：采用化學(xué)誘變劑處理擬南芥種子，通過(guò)多代篩選，獲得光周期調(diào)控開(kāi)花的突變體?；蜩b定：利用分子生物學(xué)技術(shù)，對(duì)突變體進(jìn)行基因組測(cè)序，與野生型擬南芥基因組進(jìn)行比對(duì)，找出差異基因。蛋白質(zhì)鑒定：通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對(duì)突變體和野生型擬南芥的蛋白質(zhì)進(jìn)行比較，找出與光周期調(diào)控開(kāi)花相關(guān)的差異蛋白質(zhì)。突變體的篩選結(jié)果：經(jīng)過(guò)多代篩選，成功獲得了一批光周期調(diào)控開(kāi)花的擬南芥突變體?；蜩b定結(jié)果：通過(guò)基因組測(cè)序和比對(duì)，發(fā)現(xiàn)突變體中存在多個(gè)與光周期調(diào)控開(kāi)花相關(guān)的基因發(fā)生突變。這些基因主要涉及到光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、激素合成與代謝以及開(kāi)花時(shí)間調(diào)控等途徑。蛋白質(zhì)鑒定結(jié)果：通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)突變體中存在多個(gè)與光周期調(diào)控開(kāi)花相關(guān)的差異蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)主要涉及到光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、激素合成與代謝以及開(kāi)花時(shí)間調(diào)控等途徑。討論：本研究成功篩選出了擬南芥中光周期調(diào)控開(kāi)花的突變體，并對(duì)其相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行了鑒定分析。這些結(jié)果有助于深入了解光周期調(diào)控開(kāi)花的機(jī)制，為今后植物生長(zhǎng)和發(fā)育的研究提供重要的理論依據(jù)。同時(shí)，這些結(jié)果也為植物育種提供了新的思路和方法，有助于培育出適應(yīng)性更強(qiáng)、產(chǎn)量更高的農(nóng)作物品種。本研究通過(guò)對(duì)擬南芥光周期調(diào)控開(kāi)花突變體的篩選及基因和蛋白質(zhì)的鑒定分析，深入了解了光周期調(diào)控開(kāi)花的機(jī)制。這些結(jié)果為植物生長(zhǎng)和發(fā)育的研究提供了重要的理論依據(jù)，同時(shí)也為植物育種提供了新的思路和方法。然而，由于植物生長(zhǎng)和發(fā)育的復(fù)雜性，光周期調(diào)控開(kāi)花的機(jī)制仍有許多未知之處。未來(lái)研究可以進(jìn)一步探索其他相關(guān)基因和蛋白質(zhì)的作用，以全面揭示光周期調(diào)控開(kāi)花的機(jī)制。也可以利用這些研究成果，嘗試通過(guò)基因編輯等技術(shù)手段，對(duì)植物的光周期調(diào)控進(jìn)行人工干預(yù)，以實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的精準(zhǔn)調(diào)控。擬南芥是一種模式植物，廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究。RNA干擾（RNAi）是一種生物學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)雙鏈RNA誘導(dǎo)特定基因的表達(dá)沉默，以降低或消除特定基因的表達(dá)產(chǎn)物。構(gòu)建擬南芥RNAi文庫(kù)和突變體庫(kù)是研究基因功能和篩選基因型與表型之間關(guān)系的重要手段。本文主要探討了擬南芥RNAi文庫(kù)的構(gòu)建方法和突變體庫(kù)的初步創(chuàng)制過(guò)程，以期為深入探究基因功能提供參考。擬南芥是一種單子葉植物，基因組較小，具有生命周期短、容易培養(yǎng)的特點(diǎn)，是研究基因功能和植物發(fā)育的重要模型。RNAi是一種在轉(zhuǎn)錄后水平上抑制基因表達(dá)的技術(shù)，通過(guò)雙鏈RNA誘導(dǎo)特定基因的表達(dá)沉默，以降低或消除特定基因的表達(dá)產(chǎn)物。在擬南芥中，RNAi技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于基因功能研究和表型篩選。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序：對(duì)擬南芥不同組織或生長(zhǎng)階段的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序，獲得擬南芥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)文庫(kù)構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持。連接序列挖掘：在轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)中挖掘出雙鏈RNA的連接序列，這些序列是構(gòu)建RNAi文庫(kù)的關(guān)鍵元件。多態(tài)性分析：對(duì)連接序列進(jìn)行多態(tài)性分析，找出不同組織或生長(zhǎng)階段特異表達(dá)的基因，為突變體庫(kù)的創(chuàng)制提供候選基因。文庫(kù)構(gòu)建：根據(jù)挖掘出的連接序列和多態(tài)性分析結(jié)果，構(gòu)建出擬南芥RNAi文庫(kù)。突變體篩選：從構(gòu)建的RNAi文庫(kù)中篩選出目標(biāo)突變體，通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化等方法將RNAi片段導(dǎo)入擬南芥基因組中。拼接：將篩選出的RNAi片段與合適的啟動(dòng)子和終止子拼接在一起，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)基因的干擾。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)的分析，我們獲得了大量雙鏈RNA的連接序列，并對(duì)其進(jìn)行了多態(tài)性分析。結(jié)果顯示，這些連接序列在不同組織或生長(zhǎng)階段特異表達(dá)的基因中具有很高的多態(tài)性，這為突變體庫(kù)的創(chuàng)制提供了豐富的候選基因。在構(gòu)建RNAi文庫(kù)的過(guò)程中，我們成功地將這些連接序列拼接到合適的啟動(dòng)子和終止子中，并通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化方法導(dǎo)入擬南芥基因組中。初步篩選結(jié)果顯示，大部分導(dǎo)入的RNAi片段都能夠成功干擾目標(biāo)基因的表達(dá)。本文探討了擬南芥RNAi文庫(kù)的構(gòu)建和突變體庫(kù)的初步創(chuàng)制過(guò)程。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和多態(tài)性分析，我們獲得了大量特異表達(dá)基因的RNAi連接序列，成功構(gòu)建了RNAi文庫(kù)。同時(shí)，將篩選出的RNAi片段導(dǎo)入擬南芥基因組中，初步創(chuàng)制出突變體庫(kù)。這些突變體的創(chuàng)制將為深入研究基因功能和篩選基因型與表型之間關(guān)系提供有力支持。未來(lái)可以進(jìn)一步研究這些突變體的表型特征和基因表達(dá)譜，以及探索更高效的突變體創(chuàng)制方法，以推動(dòng)植物遺傳學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展。擬南芥（Arabidopsisthaliana(L.)Heynh.）是十字花科、擬南芥屬一年生細(xì)弱草本。被單毛與分枝毛；莖不分枝或自中上部分枝，下部有時(shí)為淡紫白色，莖上常有縱槽，上部無(wú)毛，下部被單毛，莖生葉無(wú)柄，披針形、條形、長(zhǎng)圓形或橢圓形；花序?yàn)槭杷傻目偁罨ㄐ?，萼片長(zhǎng)圓卵形，花瓣白色，長(zhǎng)圓條形；果瓣兩端鈍或鈍圓，多為桔黃色或淡紫色；種子卵形，紅褐色；花期4-6月。擬南芥產(chǎn)中國(guó)華東、中南、西北及西部各省區(qū)，日本、印度、歐洲、非洲等地均有分布。擬南芥是典型的自交繁殖植物。擬南芥在植物遺傳研究中有領(lǐng)銜地位，擬南芥生長(zhǎng)的地理范圍廣，種類(lèi)多樣，非常有利于研究植物適應(yīng)環(huán)境的問(wèn)題。擬南芥的名稱(chēng)在過(guò)去幾百年內(nèi)的變化，反映了植物命名規(guī)則的演變。1577年，德國(guó)醫(yī)生約翰內(nèi)斯·塔爾（JohannesThal）首次在德國(guó)北部哈茨山脈（Harz）的茂密森林里發(fā)現(xiàn)并描述了這種植物。卡爾·林奈將之命名為Arabisthaliana，Arabis代表南芥屬，種加詞thaliana是紀(jì)念塔爾。此后在1842年，德國(guó)植物學(xué)家古斯塔夫·海因霍爾德（GustavHeynhold）將之納入一個(gè)新劃定的屬——南芥屬（Arabidopsis），這個(gè)名字取自希臘語(yǔ)，意為“類(lèi)似南芥”。1907年，德國(guó)科學(xué)家弗里德里?！とR巴赫（FriedrichLaibach）正確地觀(guān)察到，這種植物有五條染色體（其他人都計(jì)算錯(cuò)了，說(shuō)只有三條）。這是當(dāng)時(shí)已知植物染色體數(shù)量中最小的奇數(shù)。盡管有這一發(fā)現(xiàn)，萊巴赫仍對(duì)擬南芥感到失望，因?yàn)槠浼?xì)胞的基因含量很小，而他則想找到具有更多染色體的植物進(jìn)行研究。所以，在后來(lái)的30年里，他把注意力轉(zhuǎn)移到了別處，直到1937年才又回過(guò)頭來(lái)研究擬南芥。1943年，萊巴赫提出，基于擬南芥的生長(zhǎng)速度快（從發(fā)芽到結(jié)籽只需六周），易于雜交和變異，因而將之作為研究開(kāi)花植物的模式生物。1945年，他的學(xué)生埃爾娜·賴(lài)因霍爾茨（ErnaReinholz）在博士論文中描述了自己培育出的擬南芥突變體。她利用了射線(xiàn)誘變技術(shù)（這在當(dāng)時(shí)帶有科幻小說(shuō)的意味），即通過(guò)將植物暴露在射線(xiàn)下改變其細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，從而產(chǎn)生突變。賴(lài)因霍爾茨制造的突變體包括將早開(kāi)花植物改造成晚開(kāi)花植物。這是一個(gè)人類(lèi)改變基因的開(kāi)拓性例子，后來(lái)則發(fā)展為制造轉(zhuǎn)基因作物。不尋常的是，賴(lài)因霍爾茨的論文竟是由美國(guó)軍方促成傳播并全文公開(kāi)發(fā)表的。因?yàn)樗麄儺?dāng)時(shí)正在尋找德國(guó)制造原子彈的證據(jù)，該論文標(biāo)題中的“倫琴射線(xiàn)突變”字樣引起了美國(guó)情報(bào)分析人員的注意。在20世紀(jì)五六十年代，遺傳學(xué)家約翰·蘭格里奇（JohnLangridge）和喬治·雷代伊（GeorgeRedei）的工作進(jìn)一步提升了擬南芥作為模式植物的地位，它打敗了數(shù)名競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，包括矮牽牛和番茄等。不過(guò)，擬南芥能在植物遺傳研究中獲得領(lǐng)銜地位，扮演著類(lèi)似于老鼠和果蠅在動(dòng)物研究中的角色，是有多種原因的。20世紀(jì)80年代的科研發(fā)展進(jìn)一步確立了擬南芥為模式生物的地位。擬南芥基因序列的第一個(gè)片段測(cè)序完成三年之后，1983年，科學(xué)家們首次發(fā)表了該植物的詳細(xì)基因圖譜。80年代后期的實(shí)驗(yàn)表明，擬南芥特別適合進(jìn)行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，具體做法是利用一種經(jīng)改造的細(xì)菌——根瘤農(nóng)桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）。先對(duì)這種天然土壤細(xì)菌進(jìn)行基因改造，使之?dāng)y帶特定的DNA，然后讓植物感染上這種細(xì)菌，這樣一來(lái)，植物就把這種特定的DNA帶進(jìn)自己的基因組里了。1989年，含有一個(gè)突變基因的DNA片段首次成功完成轉(zhuǎn)移，有了這種技術(shù)，植物基因的改造變得更加容易掌控了。一年生細(xì)弱草本，高20-35厘米，被單毛與分枝毛。莖不分枝或自中上部分枝，下部有時(shí)為淡紫白色，莖上常有縱槽，上部無(wú)毛，下部被單毛，偶雜有2叉毛。基生葉蓮座狀，倒卵形或匙形，長(zhǎng)1-5厘米，寬3-15毫米，頂端鈍圓或略急尖，基部漸窄成柄，邊緣有少數(shù)不明顯的齒，兩面均有2-3叉毛；莖生葉無(wú)柄，披針形，條形、長(zhǎng)圓形或橢圓形，長(zhǎng)5-15（-50）毫米，寬1-2（-10）毫米。花序?yàn)槭杷傻目偁罨ㄐ?，結(jié)果時(shí)可伸長(zhǎng)達(dá)20厘米；萼片長(zhǎng)圓卵形，長(zhǎng)約5毫米，頂端鈍、外輪的基部成囊狀，外面無(wú)毛或有少數(shù)單毛；花瓣白色，長(zhǎng)圓條形，長(zhǎng)2-3毫米，先端鈍圓，基部線(xiàn)形。角果長(zhǎng)10-14毫米，寬不到1毫米，果瓣兩端鈍或鈍圓，有1中脈與稀疏的網(wǎng)狀脈，多為桔黃色或淡紫色；果梗伸展，長(zhǎng)3-6毫米。種子每室1行，種子卵形、小、紅褐色?；ㄆ?-6月。擬南芥生于平地、山坡、河邊、路邊。擬南芥的三種生態(tài)型擬南芥的生長(zhǎng)受溫度、濕度、光照等影響，其生長(zhǎng)的理想溫度范圍是16-25℃，最適生長(zhǎng)溫度是22-23℃；環(huán)境濕度在25-75%時(shí)生長(zhǎng)正常，濕度過(guò)高（超過(guò)90%）會(huì)導(dǎo)致不育；擬南芥培養(yǎng)的光照時(shí)間一般為8-24小時(shí)，在短光照周期（小于12小時(shí)）條件下，偏向于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，在長(zhǎng)光照周期（12小時(shí)以上）下，則有利于擬南芥轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)。對(duì)很多擬南芥生態(tài)型而言，播種后在4℃低溫條件下處理幾天有利于種子打破休眠，將擬南芥幼苗放在4℃低溫條件下處理幾周也有利于植株的開(kāi)花，在幼苗長(zhǎng)大之前可通過(guò)覆蓋保鮮膜的方法來(lái)增加濕度一定程度上也有利于擬南芥生長(zhǎng)。分布于中國(guó)華東、中南、西北及西部各省區(qū)。朝鮮、日本、俄羅斯的西伯利亞和中亞、印度、伊朗、歐洲、非洲和北美洲均有分布。擬南芥種子萌發(fā)后，莖端分生組織陸續(xù)產(chǎn)生蓮座葉，節(jié)間極短，在蓮座葉發(fā)育過(guò)程中，葉的大小、形狀和排列逐漸發(fā)生變化，葉形狀發(fā)生變化最早出現(xiàn)，第一個(gè)蓮座葉是小的圓形葉，交叉葉序。后期形成的葉大而且呈勺形，螺旋葉序。在長(zhǎng)日周期下，Ws和Ler生態(tài)形圓形葉向勺形葉的轉(zhuǎn)變是在第四個(gè)蓮座節(jié)形成之后發(fā)生的。一般認(rèn)為，葉形狀和葉序的變化可能標(biāo)志著從幼年期向成年期的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變是與頂端分生組織獲得對(duì)成花刺激信號(hào)感受能力相聯(lián)系的。因此Haughn等（1995）又將蓮座期分為早期蓮座和后期蓮座。蓮座期的腋生分生組織處于休眠狀態(tài)。頂端分生組織伸長(zhǎng)后形成花序，早期花序上著生葉（稱(chēng)為莖生葉或托葉），呈披針形，與后期蓮座葉形態(tài)相近，托葉葉腋處發(fā)育出二級(jí)花序。頂端伸長(zhǎng)一般發(fā)生在第一個(gè)花芽形成之后，因此早期花序可以被看成是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的一部分。在形成幾個(gè)產(chǎn)生二級(jí)花序的節(jié)之后，主莖側(cè)生分生組織直接形成單花，無(wú)托葉，稱(chēng)為后期花序。主花序無(wú)限生長(zhǎng)，直至衰老。這樣就構(gòu)成了擬南芥的總狀花序。擬南芥培養(yǎng)方法大致可以分為三種：第一種是直接把種子播種在土壤中（直播土培法）；第二種是先將種子播在無(wú)菌培養(yǎng)基上，再將幼苗移栽到土壤中（移栽法）；第三種則是直接將擬南芥種子播種在裝有營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)盒中（直播水培法）。按土壤性質(zhì)可分為蛭石法和蛭石營(yíng)養(yǎng)土混合培養(yǎng)法。蛭石法只用蛭石作為培養(yǎng)介質(zhì)，蛭石的特性是質(zhì)地疏松，通氣性好，有利于小苗生根。但是由于其本身沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)成分，蓄水能力不強(qiáng)，需要經(jīng)常補(bǔ)充澆灌營(yíng)養(yǎng)液，而且蛭石輕松，易于被水沖走，導(dǎo)致根部露出土面，影響小苗的生長(zhǎng)，所以這種培養(yǎng)方法在擬南芥一般培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中不常用。蛭石營(yíng)養(yǎng)土混合培養(yǎng)法是將蛭石與營(yíng)養(yǎng)土按一定比例混合后作為培養(yǎng)介質(zhì)，然后再直接將種子播種在里邊，這樣營(yíng)養(yǎng)土可以為擬南芥植株的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)成分，蛭石可以起到疏松土壤的作用，這是擬南芥一般培養(yǎng)使用最多的方法。先將擬南芥種子表面消毒，然后播種在MS固體培養(yǎng)基上，待幼苗長(zhǎng)到一定大小后，再移栽到培養(yǎng)土中正常培養(yǎng)生長(zhǎng)，這種培養(yǎng)方法可以在移栽時(shí)挑選長(zhǎng)勢(shì)相同的植株，有助于提高后續(xù)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。但是幼苗在移栽后需要對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行重新適應(yīng)，而且幼苗比較脆弱，在移栽過(guò)程中很容易會(huì)對(duì)幼苗造成傷害，移栽后也需要精心呵護(hù)，因此對(duì)操作者的要求較高。這種方法常用于擬南芥種子萌發(fā)與篩選實(shí)驗(yàn)中。直接將擬南芥播種在培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，可用于對(duì)植株進(jìn)行高通量篩選實(shí)驗(yàn)中，這樣可以避免將大批量幼苗移栽到培養(yǎng)土中造成的較大的工作量，這種方法也常用于不同條件處理下的擬南芥表型分析。擬南芥可在非無(wú)菌條件下，生長(zhǎng)在土壤或人工配制的各種培養(yǎng)基中。作為栽植的容器，可根據(jù)各自條件置于花盆或格狀分離的多穴塑料盤(pán)中。常用的混合物有泥炭蘚、營(yíng)養(yǎng)土、蛭石和珍珠巖等，例如珍珠巖∶蛭石：泥炭蘚=1：1：1的混合物，表土：堆肥或腐殖質(zhì)土：珍珠巖或蛭石=1：1，1：2或2：1的混合物。如果用于營(yíng)養(yǎng)研究則可以蛭石類(lèi)惰性物質(zhì)作培養(yǎng)介質(zhì)，施以配有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的水溶液。栽培擬南芥的介質(zhì)均要求有良好的排水性，因此一般混合砂子、蛭石等惰性介質(zhì)，保持良好的排水，防止過(guò)濕引起真菌和昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)滋生。播種前土壤混合物進(jìn)行高壓滅菌處理30微分鐘，以殺死可能存在于混合物中的任何害蟲(chóng)。在把土壤混合物置于花盆或其他容器中后，將整個(gè)容器置于水或營(yíng)養(yǎng)液中，靠毛細(xì)管作用浸濕介質(zhì)，然后將處理洗凈來(lái)的種子，用尖頭燒融后的移液管小心移至土表，均勻播下。如果播種量較大，可用濃度為1克/100毫升瓊脂或砂子事先均勻混合后播種。種子發(fā)芽期間必須保持高濕度，故容器可用塑料膜覆蓋，保持一周左右方可揭去。將播有種子的容器移至低溫或相應(yīng)低溫條件下，在2-4℃下放置2-4天，從而于吸脹條件下破除種子休眠，這對(duì)新鮮收獲的擬南芥種子尤為必要。對(duì)大多數(shù)擬南芥品系來(lái)說(shuō)其種子是中度休眠的，收獲已久的這類(lèi)生態(tài)型的擬南芥種子可免于低溫處理，而有些生態(tài)型甚至需長(zhǎng)達(dá)7天的低溫處理。干種子的低溫處理往往是無(wú)效的。低溫處理后，將盆移至溫室或生長(zhǎng)室，在22℃左右發(fā)芽，夜溫可比日溫低2℃，用2000勒克斯的熒光燈給予光照，光周期為18小時(shí)光/6小時(shí)暗（也可24小時(shí)光照），在5天左右可見(jiàn)擬南芥發(fā)芽。擬南芥發(fā)芽需光，故防止種子被土覆蓋。擬南芥一般是冬性一年生植物，自然條件下種子在秋天發(fā)芽，幼年期度過(guò)冬天，花分生組織在春季分化，種子在夏季成熟脫落。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室栽植的擬南芥品種在發(fā)芽后4周開(kāi)花，而在4-6周后采集種子。不同擬南芥生態(tài)型其發(fā)育進(jìn)程快慢、開(kāi)花時(shí)間早晚、何時(shí)成熟等除了取決于遺傳性以外，也受外界環(huán)境條件的影響。光：光對(duì)擬南芥生長(zhǎng)的影響涉及光強(qiáng)和光周期兩個(gè)方面。以光強(qiáng)度說(shuō)，在生長(zhǎng)室中一般最適光的光強(qiáng)度為120-150μmol/（㎡·s），這可通過(guò)熒光燈，配以白熾光來(lái)達(dá)到。在夏天溫室中，60%蔭影有助于光強(qiáng)控制和溫度調(diào)節(jié)，高光強(qiáng)或直接太陽(yáng)光照射對(duì)較老植株可以忍受，而年幼植株避免強(qiáng)光。擬南芥在連續(xù)照光和長(zhǎng)日下開(kāi)花加快，短日時(shí)開(kāi)花被阻遏或延遲，這表明擬南芥開(kāi)花需要長(zhǎng)日照光周期，一般至少12小時(shí)的光照。在冬季溫室中可補(bǔ)充早晚的光照，以滿(mǎn)足光周期需要，一般給以16小時(shí)光照，8小時(shí)暗期為宜。連續(xù)光照可促進(jìn)生殖循環(huán)，略微提早開(kāi)花，但使葉數(shù)減少及降低種生成，而較短日照有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。溫度：最適生長(zhǎng)溫度為25℃左右，稍低的溫度也是允許的。當(dāng)水分供應(yīng)充足時(shí)，植物甚至能在高達(dá)34℃時(shí)生長(zhǎng)，但會(huì)減少受精。較老的植物能忍受高溫，但保持25℃對(duì)整個(gè)生長(zhǎng)周期是有利的。當(dāng)種子形成時(shí)，生長(zhǎng)室溫度宜設(shè)定在25℃，而溫室溫度宜在23℃，夜溫可比日溫低2-4℃為宜。對(duì)于許多遲開(kāi)花的擬南芥生態(tài)型來(lái)說(shuō)，幼苗期要給以4℃左右處理一個(gè)時(shí)期（如幾周），以完成春化作用，從而在長(zhǎng)日下促進(jìn)開(kāi)花。而對(duì)于常用的擬南芥生態(tài)型Landsbergerecta和Columbia則不需作春化處理就能開(kāi)花。必須注意這里的低溫春化處理是不同于播種時(shí)破除休眠的低溫處理，破除休眠的低溫處理又稱(chēng)層積處理（stratification）。水分：在種子發(fā)芽后的頭幾周里，理想的供水是來(lái)自毛細(xì)管由下至上的滲水，只有當(dāng)土壤呈現(xiàn)干旱時(shí)適時(shí)灌溉。過(guò)量供水會(huì)引起土表藻類(lèi)和真菌的生長(zhǎng)。在擬南芥頭兩片真葉開(kāi)始伸展之前必須避免干旱，當(dāng)真葉長(zhǎng)出后，灌水頻率可相應(yīng)減少，如每周一或兩次，而至長(zhǎng)角果充實(shí)階段必須保證水分供應(yīng)，以利于種子形成。澆水時(shí)最好待90%左右的穴盤(pán)或花盆完全干燥之后進(jìn)行。不僅土壤供水狀況影響到擬南芥的生長(zhǎng)發(fā)育，而且濕度也會(huì)影響水分供給。雖然濕度的增加（如50%-60%）會(huì)大大減少土表干旱的影響以及發(fā)芽著的幼苗脫水危害，但一般說(shuō)來(lái)擬南芥植株，包括幼苗都能忍受低濕度，處在蓮座狀階段的植株可在不同濕度下生長(zhǎng)，當(dāng)長(zhǎng)角果進(jìn)入成熟階段時(shí)，較低濕度（如<50%）是有利的。營(yíng)養(yǎng)：正常情況下只要配置合適的土壤混合物，并非必須供給營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是貧瘠的營(yíng)養(yǎng)狀況會(huì)降低植株高度，使它提早開(kāi)花，并使種子著生減少。在生長(zhǎng)發(fā)育的后期階段補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將會(huì)增加種子著生，并產(chǎn)生較健壯的植株。當(dāng)植株呈現(xiàn)出輕微淡綠色時(shí)，表明營(yíng)養(yǎng)供給不足，則應(yīng)立即施以營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，正常健壯的擬南芥植株是亮暗綠色的。防止雜交：擬南芥是自交授粉的，為了保持?jǐn)M南芥品系的純化，必須防止溫室或生長(zhǎng)室中各品系之間的雜交。為此可根據(jù)各自實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行設(shè)置。例如，保持生長(zhǎng)環(huán)境的清潔，從而防止經(jīng)昆蟲(chóng)載體而導(dǎo)致的雜交機(jī)會(huì)。栽植時(shí)注意各品系種植之間的距離（如20厘米），從而防止來(lái)自不同品系的花互相接觸。在長(zhǎng)成植株后，可采取適當(dāng)措施，防止植株倒伏，以致互相接觸。擬南芥之所以作為模式植物，其中一個(gè)原因在于可以在培養(yǎng)皿滅菌條件下進(jìn)行突變體篩選。在許多擬南芥研究方面也需要做無(wú)菌培養(yǎng)。無(wú)菌培養(yǎng)在擬南芥研究中的應(yīng)用可歸納為以下幾方面：有利于突變體篩選,突變體篩選是遺傳和分子研究中十分重要的手段，用無(wú)菌培養(yǎng)來(lái)篩選突變體有許多有利之處。對(duì)大量擬南芥誘變處理的種子很容易進(jìn)行生活力記錄。生長(zhǎng)在培養(yǎng)皿中的植物可在人工控制的條件下穩(wěn)定生長(zhǎng)，以致使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，這種突變體篩選方法十分類(lèi)似于微生物突變體篩選的操作。例如對(duì)一些特殊化合物、除草劑、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的敏感性可在同一野生型生長(zhǎng)阻遏的背景下進(jìn)行篩選，而如果在土壤條件下對(duì)這些化合物進(jìn)行測(cè)試，則很難達(dá)到一致的生長(zhǎng)條件，會(huì)受到各種因素影響。再次，無(wú)菌培養(yǎng)下培養(yǎng)皿中的篩選還可在下一代同樣條件下重新測(cè)試和進(jìn)行遺傳分析。在分子水平分析時(shí)，常需經(jīng)基因工程的方法取得轉(zhuǎn)基因植物，而轉(zhuǎn)基因植物獲得過(guò)程中，常采用抗生素篩選等手段，這就必須將抗生素置于培養(yǎng)基中，在無(wú)菌條件下，使轉(zhuǎn)化有外源基因的個(gè)體存活，而淘汰未轉(zhuǎn)化的組織。最普遍的培養(yǎng)基是1倍或5倍濃度MS培養(yǎng)基，其中加入瓊脂達(dá)6-8%的濃度，可另加蔗糖至0-3%。也有實(shí)驗(yàn)采用GamborgB5培養(yǎng)基。以下列出一種培養(yǎng)基配方：在上述配制溶液中，加入1摩爾/升氫氧化鉀調(diào)pH至7，在加入適量瓊脂或蔗糖后，滅菌，貯存。當(dāng)需鋪平板時(shí)，將貯藏培養(yǎng)基置于微波爐中熔化，即可將其倒至培養(yǎng)皿中。8%瓊脂濃度有利于在不傷根的情況下取出培養(yǎng)的小植株，并移植至土壤。蔗糖用作碳源，有利幼苗茁壯生長(zhǎng)，但對(duì)只需短時(shí)間發(fā)芽生長(zhǎng)的處理可免去蔗糖成分。種子表面滅菌可采