É provável que você tenha se deparado com o famoso agrião thale, Arabidopsis thaliana se você seguir as publicações de ciências vegetais. Esta pequena erva daninha é da família da mostarda (Brassicaceae) e cresce rapidamente em estufas em comparação com espécies cultivadas e fácil de usar para estudos moleculares. Arabidopsis é, portanto, um organismo 'modelo' (ou seja, pode ser usado como modelo para outras espécies) e muitas descobertas foram destacadas anteriormente no Botany One relacionadas a, como a germinação da semente, absorção de nutrientes e seca, sal, doença resistência.

Cesarino e seus seis colegas do Brasil, Itália, Alemanha, Austrália e Arábia Saudita revisaram como os cientistas de plantas se beneficiaram do estudo de organismos modelo e introduziram novas espécies de plantas que poderiam ser as futuras espécies modelo.

Os pesquisadores escrevem em Annals of Botany, “…[Nós] discutiremos Marchantia polimorfo como um modelo para estudar a evolução das plantas terrestres, Setaria viridis como um modelo para fotossíntese C4 e recalcitrância de biomassa, Phragmites australis para plantas invasoras, Striga hermonthica para parasitismo de plantas, Eutrema salsugineum para tolerância ao sal, e Cardamina hirsuta para estudos comparativos de desenvolvimento”.
Dr Marc Somssich da Universidade de Melbourne anteriormente escrito sobre a história da Arabidopsis e Dr Igor Cesarino da Universidade de São Paulo tem pesquisado Setaria viridis e genes envolvidos na lignificação.Dr Raffaele Dello Ioio da Università di Roma La Sapienza foi co-autor de uma publicação anterior sobre como Cardamina hirsuta pode ser usado um modelo para a evolução da diversidade morfológica. Se você ainda não encontrou essas espécies, deixe-me apresentá-las com base em Cesarino e revisão dos colegas.

1. Marchantia polimorfo

A hepática comum, Marchantia polimorfo passou por uma evolução molecular lenta, conservando a maior parte de sua composição genética semelhante ao ancestral comum das plantas terrestres. Como tem um ciclo de vida de três meses, oferece uma oportunidade de estudar a evolução das plantas de forma relativamente rápida. montagens de genoma, protocolos de transformação foram estabelecidos nas últimas décadas.

2. Cardamina hirsuta

O agrião peludo, Cardamina hirsuta é um Arabidopsis planta parecida, mas com folhas compostas, tricomas, pêlos radiculares e vagens explosivas. Ele divergiu cerca de 14 milhões de anos atrás de A. thaliana mas mais mecanismos de desenvolvimento que regem sua morfologia podem ser pesquisados ​​usando esta planta. Tem um ciclo de vida de três a quatro meses e um pequeno genoma diploide (196 MB). Conjuntos de dados de genoma e transcriptoma estão disponíveis e vários métodos de transformação foram estabelecidos para isso.

3. Setaria viridis

O rabo de raposa verde, Setaria viridis é comum C4 capim, que pertence à tribo irmã de Andropogoneae que inclui milho, sorgo e cana-de-açúcar. É o ancestral selvagem da cultura do cereal, foxtail painço e tem um ciclo de vida de seis a oito semanas. Pode ser usado para pesquisar fotossíntese C4, domesticação de culturas e produção de biocombustíveis. Sua competição é a espécie modelo, Distachyon Brachypodium, uma grama C3. montagens de genoma estão disponíveis e protocolos moleculares foram produzidos para isso.

4. Eutrema salsugineum

O agrião de sal, Eutrema salsugineum é um halófito (tolerante ao sal) Arabidopsis planta parecida. Compreender os mecanismos de sua sobrevivência de salinidade extrema, seca e geada pode ajudar a produzir culturas mais resistentes. Tem um ciclo de vida de dois a três meses e a mutagênese EMS pode ser feita nele. Múltiplos conjuntos de genoma e conjuntos de dados transcriptoma foram previamente relatados.

5. Striga hermonthica

A erva-de-bruxa, Striga hermonthica é uma planta parasita amplamente distribuída que se alimenta de plantas monocotiledôneas (por exemplo, arroz, milho, painço, sorgo). A planta pode ser cultivada em câmaras de crescimento, completando seu ciclo de vida em três a quatro meses e pode ser acoplada à planta hospedeira em laboratórios e em placas de ágar. A genoma de referência está disponível e pode ser transformada pelo método Agro-drench.

6. Phragmites australis

A cana comum, Phragmites australis É uma gramínea perene comum, capaz de tolerar diversos ambientes, como pântanos salgados e áreas áridas. Espalhou-se da América do Norte pelos Estados Unidos e Canadá a partir do século XIX e pode ser usada para modelar a biologia da invasão, a plasticidade fenotípica e testar as hipóteses de "restrição do genoma grande" e "liberação do inimigo". O junco pode ser facilmente propagado por estolões e rizomas, atingindo dois metros de altura em cinco meses. Embora seu genoma completo ainda não esteja disponível, genoma plastidial e conjuntos de dados transcriptoma estão disponíveis, juntamente com os protocolos de transformação.

7. Pisum sativum

Por último, mas não menos importante, a ervilha, Pisum sativum, tem sido famosa desde Mendel, mas surpreendentemente pouca pesquisa está focada em ervilhas, pois tem um genoma grande e complicado. É surpreendente que o genoma da ervilha só tenha sido montado em 2019 mas agora pode permitir que os cientistas mudem das espécies de leguminosas modelo Medicago truncatula e lótus japônica, que não são plantas cultivadas com sementes. O ciclo de vida da ervilha é de oito a doze semanas e pode ser facilmente cultivado no campo, estufas e câmaras de crescimento para estudar processos de desenvolvimento (por exemplo, controle do tempo de floração, ritmos circadianos) e domesticação de culturas. Mais de 6,000 acessos estão disponíveis no Sistema Nacional de Germoplasma Vegetal do USDA e várias transformações foram publicadas.

Cesarino e colegas concluem que “Os séculos XIX e XX foram definidos principalmente pelo uso de modelos de plantas não-modelos para investigar características relevantes para a agricultura ou fenotipicamente interessantes” e “Com a disponibilidade de novas ferramentas 'ômicas', novos modelos de plantas são adicionados a nossa coleção em uma velocidade sem precedentes, e antigos modelos de plantas não modelo são, em muitos aspectos, elevados ao status de sistema de modelo adequado”.

Esta revisão abrangente mostra como plantas menos conhecidas podem ajudar os cientistas a entender diferentes mecanismos de evolução, tolerância ao estresse, mecanismos de desenvolvimento e domesticação de culturas. Também pode inspirar alguns cientistas de plantas a apimentar seus Arabidopsis pesquisa!

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