Резуховидка Таля

Резухови́дка (резу́шка) Та́ля () — растение; вид рода  семейства . Это небольшое цветковое растение; его исходный ареал включает Европу, Азию и север Африки, а в наше время резуховидка Таля распространилась по всем континентам, кроме Антарктиды.

В связи с относительно коротким циклом развития является удобным модельным организмом в молекулярно-биологических, генетических и физиологических исследованиях, где известна под транслитерацией родового латинского названия — Арабидо́псис. Геном арабидопсиса является одним из наименьших геномов цветковых растений (меньшие геномы только у растений рода  семейства Пузырчатковые) и первым секвенированным геномом растения. Арабидопсис — популярный объект для исследования жизнедеятельности растений, в том числе развития цветка и фототропизма.

В лабораторных условиях арабидопсис выращивают в чашках Петри, освещая флуоресцентными лампами, либо в теплицах.

Вид назван в честь немецкого врача и ботаника Иоганна Таля (1542—1583).

Ботаническое описание 
Однолетник или двулетник. Цветёт в мае–июне.
Резуховидка Таля может пройти полный цикл развития за шесть недель и относится к типичным эфемерам. Цветоносный побег заканчивает рост в течение трёх недель. Цветки, как правило, самоопыляются.

Стебель и листья 
Стебель большей частью один, 4,5—70 см высотой, тонкий, прямой, простой или ветвистый, вместе с листьями покрытый простыми или 2—3-раздельными волосками; листья продолговато-ланцетные или продолговатые, с удалёнными друг от друга зубчиками, прикорневые собраны в розетку и сужены в короткий черешок, стеблевые в небольшом числе, сидячие, более мелкие.

Соцветия и цветки 
Кисть при цветках сжатая, потом сильно удлинённая и очень рыхлая, 8—40-цветковая; чашелистики 1,5—2 мм длиной, продолговатые, тупые; лепестки белые, 3—4 мм длиной, продолговатые; боковые медовые желёзки полушаровидные, довольно крупные; завязь с 48—68 семяпочками; цветоножки при плодах тонкие, оттопыренные, 4—15 мм длиной.

Плоды и семена 
Стручки вверх стоячие, голые, часто изогнутые, 9—18 мм, редко 3 см длиной, 0,75 мм шириной; столбик тонкий, короткий; створки с 1 тонкой жилкой; перегородка прозрачная, блестящая, без тяжа; семена красновато-бурые, яйцевидные, однорядные, 0,5:0,4:0,3 мм.

Распространение 
Солонцеватые степи, солонцы, скалы, каменистые склоны, поля; как сорное.

История исследования 

Первое описание мутантной формы  было сделано в 1873 году Александром Брауном, который описал фенотип двойных цветков (мутантный ген подобен гену Agamous, клонированному в 1990 году). Однако лишь в 1943 году Фридрих Лайбах (описавший кариотип растения в 1907 году) предложил использовать арабидопсис в качестве модельного организма. Его студентка Эрна Рейнхольц в 1945 году опубликовала результаты своих исследований, описав первую коллекцию мутантов , полученных при помощи рентгеновского облучения.

В 1950-х и 1960-х годах Джон Лангридж и Джордж Редей сделали большой вклад в становление арабидопсиса как удобного растения для лабораторных экспериментов. Сообщество исследования арабидопсиса  (AIS) было создано в 1964 году. Первая  была проведена в 1965 году в Геттингене, Германия.

Использование в качестве модельного организма 
Арабидопсис широко используется в качестве модельного организма для изучения генетики и биологии развития растений. Считается, что арабидопсис сыграл для генетики растений такую же роль, как домовая мышь и дрозофила фруктовая для генетики животных.

Широко используется для исследований в космосе. В частности, выращивалась на советской станции «Салют-7» в 1982 году. НАСА планировало выращивать арабидопсис на Луне в 2015 году, а авторы проекта Mars One — на Марсе в 2018-м.

3 января 2019 года семена резуховидки Таля были отправлены в герметичном контейнере на обратную сторону Луны в китайском аппарате «Чанъэ-4». Исследователи планировали проверить, возможно ли создать в космическом аппарате замкнутую экосистему, в которой личинки шелкопряда будут вырабатывать углекислый газ, а растения (картофель и резуховидка Таля) — преобразовывать его в кислород с помощью фотосинтеза. Эксперимент удался: отдельные семена проросли, однако все организмы погибли в первую лунную ночь, после посадки аппарата, так как его биологический контейнер не был рассчитан на ночные условия. В 2021 году семена резуховидки Таля проросли в реголите, увлажнённом 12,5%-й средой Мурасиге-Скугга, хотя далее её рост происходил тяжелее, чем в земной почве.

Малый размер генома (около  пар нуклеотидов) делает  удобным объектом для картирования генов и секвенирования. Геном арабидопсиса в 2000 году стал первым секвенированным геномом растения. Среди генов растения: Agamous, Flowering Locus C, GAI, HOTHEAD, Leafy, Stp4, Superman и др.

Наиболее полная версия генома  поддерживается  (TAIR). Много работ было проведено для определения функций около  и , которые закодированы в геноме.

Для доставки ДНК в растение используют . Распространённый протокол, называемый  (), предполагает обмакивание цветков в раствор, содержащий , ДНК и детергент.

Модель формирования цветка 

Арабидопсис активно используется для изучения развития цветка. Развивающийся цветок имеет четыре органа — чашелистики, лепестки, тычинки, плодолистики, которые образуют пестики. Органы цветка располагаются кругами: четыре чашелистика во внешнем круге, шесть лепестков, шесть тычинок и центральные плодолистики.

Наблюдения за гомеозисными мутациями привели к формулировке ABC-модели развития цветка. В соответствии с данной моделью, гены, отвечающие за формирование цветка, делят на три группы: гены класса A (чашелистики и лепестки), гены класса B (лепестки и тычинки), гены класса C (тычинки и плодолистики). Эти гены кодируют факторы транскрипции, которые вызывают специализацию тканей растения в течение развития.

См. также

Примечания

Литература 
 
 Савинов, И. А. В поисках «растительных дрозофил»: от Вавилова до наших дней // Бюлл. Об-ва физиологов растений России. — 2016. — № 1 (33). — С. 11—12.

Ссылки 
 

Капустные
Флора Евразии
Модельные организмы
Флора Африки
Таксоны растений, названные в честь людей
2000 год в науке
Растения, впервые описанные в книге Species Plantarum
Сорные растения