模式生物可以作为一整组生物的“代表”，如植物、哺乳动物或原核生物，也可以作为不容易研究的特定感兴趣生物的“替身”，例如出于伦理原因的老鼠而不是人类。用于研究某些科学问题！

 

模式生物通常有两个主要特点：
 

01首先，它们通常很简单，无论是在生物学上还是在处理上。模式生物通常很小，可以很容易地在实验室中生长，生命周期短，产生足够的后代，基因组小而简单，并且可以很容易地转化、突变和杂交。
 

02其次，为了研究特定生物体生命的各个方面，通常需要复杂的方法，技术和设备。它们的开发、生产、采购和维护可能成本高昂、耗时且费力。因此，更实际的做法是专注于特定模式生物来开发和生产此类技术，而不是研究无数不同的生物体，每种生物体都有各自的要求。最终，通过模式生物获得的知识可以外推到感兴趣的实际生物体中。

 

模式生物—拟南芥

         
        在植物领域，拟南芥在1980年代才被确立为通用模式生物。

 

         采用植物模式生物相对较晚的一个原因是，植物特定的发育，形态和生理学方面通常直接在已建立的作物中进行研究。这些已建立的模式生物，而实际上不具有模式生物的典型特征。

        随着现代遗传学和分子生物学的出现，在植物研究中依赖这种非模型植物模型成为问题。在技术上变得不切实际、缓慢且效率低下。因此，植物生物学家最终认识到需要采用一种特定模型作为推进植物科学领域的手段，导致拟南芥成为通用的模式生物。从那时起，植物生物学领域，特别是植物分子生物学和遗传学，得到了极大的扩展，并产生了丰富的植物生物学知识和理解。

 

以拟南芥为模式生物的研究

 
        以拟南芥为硫依赖型模式植物，分析水稻的硫编码生物合成基因。

        硫是植物生长发育、生理过程和胁迫反应所需的必需元素。硫编码生物合成基因参与初级硫同化途径，在基因、细胞和系统水平上调控各种机制，并参与含硫化合物（SCCs）的生物合成。

        在这项研究中，共有139个来自拟南芥的AtSCC被用作参考序列，以寻找推定的水稻SCC。在相似性指数>30%时，对拟南芥SCC查询序列的相似性搜索在水稻中鉴定出665个推定的OsSCC基因。基因同源分析结果显示，拟南芥和水稻共有477个同源基因对，分别由89个AtSCC和265个OsSCC生物合成基因组成。

 

        图中，在 89 个 AtSCC 和 265 个 OsSCC 生物合成基因之间的 477 个同源基因对，用连接色线表示。
 

        本研究中，比较和捕捉了拟南芥与水稻的进化关系，预测了水稻中SCC基因的生态功能，为水稻育种中缓解逆境和增强防御反应提供遗传基础。

 

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参考文献：

1.Cesarino I, Dello Ioio R, Kirschner GK, Ogden MS, Picard KL, Rast-Somssich MI, Somssich M. Plant science's next top models. Ann Bot. 2020 Jun 19;126(1):1-23. doi: 10.1093/aob/mcaa063. PMID: 32271862; PMCID: PMC7304477.

2.Abdullah-Zawawi MR, Govender N, Muhammad NAN, Mohd-Assaad N, Zainal Z, Mohamed-Hussein ZA. Genome-wide analysis of sulfur-encoding biosynthetic genes in rice (Oryza sativa L.) with Arabidopsis as the sulfur-dependent model plant. Sci Rep. 2022 Aug 15;12(1):13829. doi: 10.1038/s41598-022-18068-0. PMID: 35970910; PMCID: PMC9378745.


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