簡(jiǎn)介

擬南芥屬于被子植物門，雙子葉植物綱,。 二年生草本,，我國(guó)內(nèi)蒙、新疆,、陜西,、甘肅、西藏,、山東,、江蘇、安徽,、湖北,、四川、云南等省區(qū)均有發(fā)現(xiàn),。擬南芥的優(yōu)點(diǎn)是植株小,、結(jié)子多。擬南芥的基因組是目前已知植物基因組中zui小的,。擬南芥是自花受粉植物,，基因高度純合，用理化因素處理突變率很高,，容易獲得各種代謝功能的缺陷型。

科研價(jià)值

由于有上述這些優(yōu)點(diǎn),，所以擬南芥是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的好材料,，被科學(xué)家譽(yù)為“植物中的果蠅”,。

栽培管理

溫室和生長(zhǎng)室中生長(zhǎng)

1．1　播種和發(fā)芽

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)濕引起真菌和昆蟲幼蟲滋生,。播種前土壤混合物進(jìn)行高壓滅菌處理 30min，以殺死可能存在于混合物中的任何害蟲,。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 0．1g/100mL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,，故容器可用塑料膜復(fù)蓋,，保持一周左右方可揭去。^[1] 

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 2～4d,，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)7d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 2000lx的熒光燈給予光照,，光周期為18h光 /6h暗（也可24h光照^[2]  ），在 5d左右可見擬南芥發(fā)芽,。擬南芥發(fā)芽需光，故防止種子被土覆蓋,。

1．2　生長(zhǎng)發(fā)育條件的控制^[3] 

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。

1．2．1　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zui適光的光強(qiáng)度為120～150μmol/（㎡ · s）（1μmol/（㎡· s）=5燭光 =0．217W/m 2 =53．8lx）,，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)日下開花加快,，短日時(shí)開花被 阻遏或延遲，這表 明擬南芥開花需要長(zhǎng)日照光周期,，一般至少12h的光照。在冬季溫室中可補(bǔ)充早晚的光照,，以滿足光周期需要,，一般給以16h光照,，8h暗期為宜。連續(xù)光照可促進(jìn)生殖循環(huán)，略微提早開花,，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),。

1．2．2　溫度

溫室和生長(zhǎng)室的溫度應(yīng)予以控制,，zui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,。^[2] 

對(duì)于許多遲開花的擬南芥生態(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層積處理（stratification）,。

1．2．3　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)引起土表藻類和真菌的生長(zhǎng)。在擬南芥頭兩片真葉開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)待90%左右的穴盤或花盆*干燥之后進(jìn)行,。^[2]  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。

1．2．4　營(yíng)養(yǎng)

正常情況下只要配置合適的土壤混合物,，就并非必須供給營(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,。

1．2．5　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 20cm），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,。

無(wú)菌培養(yǎng)

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,。此外,，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：

（1）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,。首先，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,。其次,，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。

（2）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,。

（3）一些實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，為達(dá)到某種目的,，必須進(jìn)行無(wú)菌培養(yǎng),，例如在用無(wú)菌或無(wú)真菌的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，種子發(fā)芽測(cè)試等,。

（4）一些突變體由于缺少了或降低了對(duì)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的敏感性,，或 者缺少了特殊代謝途徑中的某個(gè)基因，而 生長(zhǎng)十分弱時(shí),，必須在特殊培養(yǎng)基上發(fā) 芽和生長(zhǎng),，然后才轉(zhuǎn)入土壤中繼續(xù)生長(zhǎng)。^[1] 

2．1　無(wú)菌培養(yǎng)的培養(yǎng)基組成

zui普遍的培養(yǎng)基是1倍或0.5倍濃度MS培養(yǎng)基,，其中加入瓊脂達(dá) 0．6% ～0．8%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：

培養(yǎng)基組成　zui終濃度

MS基本培養(yǎng)基鹽類 4．4mg/mL

蔗糖 10mg/mL

肌醇 100μg/mL

硫胺素 1．0μg/mL

吡哆醇0．5μg/mL

煙酸 0．5μg/mL

MES[2－（N－嗎啉代）乙磺酸] 0．5mg/mL

在上述配制溶液中,，加入 1mol/LKOH調(diào) pH至 5.7，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,。0.8%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。

2．2　種子滅菌和播種

種子表面滅菌可采用漂白劑,、乙醇等,，另可附加 SDS，TritonX－100等。例如,，將擬南芥種子用含 0．001% ～0．2% SDS的 50%漂白劑處理 10min,，或 者將種子在 50%乙醇中浸潤(rùn)1min再用漂baifen處理。其中SDS也可用 0．1% TritonX－100代替,，zui終用無(wú)菌水淋洗晾干,。如果滅菌過(guò)程不采用漂baifen，可將種子在50%乙醇和 0．5% Triton中放置 3min,，再用 95%乙醇淋洗,，并令其快速風(fēng)干。

病蟲害及其防治

作為模式植物栽培時(shí),，為了使植株正常生長(zhǎng),，培養(yǎng)出有代表性的群體以及潛在的新突變體在早期篩選過(guò)程中不致因病蟲害侵襲而使 表型丟失，因此必須注意病蟲害防治,。只要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，溫室或生長(zhǎng)室的病蟲害是可以預(yù)防的。病蟲害可能來(lái)自土壤,，種子或操作人員本身,。防治的原則應(yīng)以防為主，殺滅為輔,。zui積極的措施是保持培養(yǎng)環(huán)境的清潔,。

常見擬南芥病蟲害及一般癥狀

1．蟲害

1．1　蚜蟲（aphid）

蚜蟲聚集在葉和花 莖上，在莖,、葉上分泌密 露,，咬食幼小組織致使葉扭曲，嚴(yán)重時(shí)可引起萎蔫甚至死亡,。

1．2　薊馬（thrip）

葉上呈現(xiàn)銀色或白色斑點(diǎn),，此薊馬科害蟲在花序上積聚，并使受精受阻,。

1．3　蘑菇蠅（mushroom fly）

在地上部未有明顯傷害情況下植株長(zhǎng)勢(shì)弱,，葉變黃，在根組織上可見到灰白的蛆,，蛆在根上覓食,。成年蠅聚集在植株周圍，有時(shí)以蠅斑呈現(xiàn),。

1．4　紅蜘蛛（redspidermite）

在干,、熱條件下易侵染，葉被造成銀色斑點(diǎn),，嚴(yán)重時(shí)植株變黃,，萎蔫。葉下表面被細(xì)白絲線懸浮的baifen蒙蓋。

1．5　白蠅（whitefly）

在葉下表面呈現(xiàn),，成 蟲是 小白蠅,。若 蟲為淺綠色。它通過(guò)吸食汁液侵害植物,，侵染導(dǎo)致植株長(zhǎng)勢(shì)減弱,，萎蔫，死亡,。

2．病害

2．1　白fen?。?/span>powderymildew）

在葉花莖、長(zhǎng)角果上呈現(xiàn)baifen斑,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成植株萎蔫,，死亡。

2．2　灰霉病（botrytis）

灰色毛狀霉菌呈現(xiàn)在植株表面,，葉隨之腐爛,，有時(shí)可能伴隨物質(zhì)的降解。^[3]