Es probable que te hayas encontrado con el famoso berro thale, Arabidopsis thaliana si sigues las publicaciones de ciencias de las plantas. Esta pequeña maleza es de la familia de la mostaza (Brassicaceae) y crece rápidamente en invernaderos en comparación con las especies cultivadas y es fácil de usar para estudios moleculares. Arabidopsis por lo tanto, es un organismo 'modelo' (es decir, puede usarse como modelo para otras especies) y muchos descubrimientos se han destacado previamente en Botany One relacionados con tales como germinación de la semilla, absorción de nutrientes y sequía, sal, enfermedades resistencia.
Cesarino y sus seis compañeros de Brasil, Italia, Alemania, Australia y Arabia Saudita revisaron cómo los científicos de plantas se han beneficiado del estudio de organismos modelo e introducen nuevas especies de plantas que podrían ser las futuras especies modelo.
Los investigadores escriben en Annals of Botany, "…[Discutiremos Marchantia polimorfa como modelo para estudiar la evolución de las plantas terrestres, Setaria viridis como modelo para la fotosíntesis C4 y la obstinación de la biomasa, Phragmites australis para plantas invasoras, Striga hermontica para el parasitismo de plantas, Eutrema salsuginum para la tolerancia a la sal, y cardamina hirsuta para estudios comparativos de desarrollo”.
Dr. Marc Somssich de la Universidad de Melbourne previamente escrito sobre la historia de Arabidopsis y Dr. Igor Cesarino de la Universidad de São Paulo ha investigado Setaria viridis y genes implicados en la lignificación.Dra. Raffaele Dello Ioio de la Università di Roma La Sapienza es coautor de una publicación anterior sobre cómo cardamina hirsuta se puede utilizar un modelo para la evolución de la diversidad morfológica. Si no se ha encontrado con estas especies, permítame presentarlas en base a cesarino y revisión de colegas.
1. Marchantia polimorfa
La hepática común, Marchantia polimorfa pasó por una evolución molecular lenta, conservando la mayor parte de su composición genética similar al ancestro común de las plantas terrestres. Como tiene un ciclo de vida de tres meses, brinda la oportunidad de estudiar la evolución de las plantas con relativa rapidez. Asambleas del genoma, protocolos de transformación se han establecido en las últimas décadas.
2. cardamina hirsuta
el berro amargo peludo, cardamina hirsuta es un Arabidopsis planta parecida pero con hojas compuestas, tricomas, pelos radicales y vainas explosivas. Se separó hace unos 14 millones de años de a. thaliana pero se pueden investigar más mecanismos de desarrollo que rigen su morfología utilizando esta planta. Tiene un ciclo de vida de tres a cuatro meses y tiene un genoma diploide pequeño (196 MB). Conjuntos de datos de genoma y transcriptoma están disponibles y se han establecido múltiples métodos de transformación para ello.
3. Setaria viridis
la cola de zorro verde, Setaria viridis es un común C4 hierba, que pertenece a la tribu hermana de Andropogoneae que incluye maíz, sorgo y caña de azúcar. Es el ancestro silvestre del cultivo de cereales, el mijo cola de zorra y tiene un ciclo de vida de seis a ocho semanas. Se puede utilizar para investigar la fotosíntesis C4, la domesticación de cultivos y la producción de biocombustibles. Su competencia es la especie modelo, Brachypodium distachyón, una hierba C3. Asambleas del genoma están disponibles y se han elaborado protocolos moleculares para ello.
4. Eutrema salsuginum
El berro salado, Eutrema salsuginum es un halófito (tolerante a la sal) Arabidopsis planta parecida. Comprender los mecanismos de supervivencia de la salinidad extrema, la sequía y las heladas podría ayudar a producir cultivos más resistentes. Tiene un ciclo de vida de dos a tres meses y en él se puede hacer mutagénesis EMS. Múltiples ensamblajes de genoma y conjuntos de datos transcriptómicos han sido reportados previamente.
5. Striga hermontica
la hierba bruja, Striga hermontica es una planta parásita ampliamente distribuida que se alimenta de plantas monocotiledóneas (por ejemplo, arroz, maíz, mijo, sorgo). La planta se puede cultivar en cámaras de crecimiento, completando su ciclo de vida en tres o cuatro meses y se puede unir a la planta huésped en laboratorios y en placas de agar. A genoma de referencia está disponible y puede ser transformada por el método Agro-drench.
6. Phragmites australis
la caña común, Phragmites australis Es una gramínea perenne común que tolera diversos entornos, como marismas y zonas áridas. Se ha extendido desde Norteamérica a través de Estados Unidos y Canadá desde el siglo XIX, y puede utilizarse para modelar la biología de las invasiones, la plasticidad fenotípica y para probar las hipótesis de la «restricción del genoma grande» y la «liberación del enemigo». La caña se propaga fácilmente mediante estolones y rizomas, y puede alcanzar los dos metros de altura en cinco meses. Si bien no se dispone de su genoma completo, genoma plástido y conjuntos de datos transcriptómicos están disponibles, junto con los protocolos de transformación.
7. pisum sativum
Por último, pero no menos importante, el guisante, pisum sativum, ha sido famoso desde Mendel pero, sorprendentemente, poca investigación se centra en los guisantes, ya que tiene un genoma grande y complicado. Es sorprendente que el genoma del guisante solo haya sido ensamblado en 2019 pero ahora puede permitir a los científicos pasar de la especie modelo de leguminosas Medicago truncatula y loto japónica, que no son plantas de cultivo de semillas. El ciclo de vida del guisante es de ocho a doce semanas y se puede cultivar fácilmente en el campo, invernaderos y cámaras de crecimiento para estudiar los procesos de desarrollo (p. ej., control del tiempo de floración, ritmos circadianos) y domesticación de cultivos. Más de 6,000 accesiones están disponibles en el Sistema Nacional de Germoplasma Vegetal del USDA y se han publicado varias transformaciones.
Cesarino y sus colegas concluyen que "los siglos XIX y XX se definieron principalmente por el uso de modelos de plantas no modelo para investigar rasgos relevantes para la agricultura o fenotípicamente interesantes" y "con la disponibilidad de nuevas herramientas 'ómicas', se agregan nuevos modelos de plantas a nuestra colección a una velocidad sin precedentes, y los modelos antiguos de plantas que no son modelo son, en muchos aspectos, elevados al estado de sistema modelo adecuado”.
Esta revisión integral muestra cómo las plantas menos conocidas podrían ayudar a los científicos a comprender diferentes mecanismos de evolución, tolerancia al estrés, mecanismos de desarrollo y domesticación de cultivos. También podría inspirar a algunos científicos de plantas a condimentar sus Arabidopsis ¡investigar!
Sigue a los autores en Twitter: @KelseyOnScience, @cesarinoigor, @DelloRaffaele, @itsMikeOgden, @somssichm, @MSomssich
