Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana (Kleine Ackerschmalwand) gehört zu der Familie der Kreuzblütler. Sie ist ein relativ unscheinbares Unkraut – für Forschungszwecke jedoch hervorragend geeignet.

Was macht Arabidopsis zum Modellorganismus der allermeisten Pflanzenforscher?

• Geringe Größe
  Jede Pflanze benötigt Platz! Arabidopis ist jedoch recht klein und wächst vor allem nicht sehr in die Breite. In einem Versuchsgewächshaus wie dem im Botanischen Garten lassen sich gleichzeitig mehr als 15.000 Pflanzen kultivieren.

• Kurze Generationszeit
  Diese liegt im Falle von Arabidopis bei 6-8 Wochen (von der Keimung bis zum fertigen Samen), so dass man in einem überschaubaren Zeitrahmen die Nachkommen z.B. von Kreuzungsexperimenten in den Händen hält – dies ist gerade auch wichtig, weil praktische experimentelle Arbeiten immer zeitlich limitiert sind.

• Hohe Anzahl an Nachkommen
  Eine „normale“ Arabidopis-Pflanze bildet mehrere Tausend Samen (etwa 50 Stück pro Schote) – das reicht für jede Menge Experimente! Geringer fällt die Samenanzahl in der Regel aus, wenn man manuell Pflanzen miteinander kreuzt – was nebenbei bemerkt auf Grund der geringen Größe der Blüte einiges an Präzision und Fingerspitzengefühl erfordert. Ansonsten muss man nicht viel berücksichtigen – die Samen lassen sich problemlos einige Jahre bei Raumtemperatur lagern.

• Selbstbestäubung
  Um Arabidopis zu vermehren, ist es nicht notwendig, jedes Mal zwei Individuen miteinander zu kreuzen. Die Selbstbestäubung findet noch vor dem Öffnen der Blüten statt, was sehr praktisch ist wenn man im Gewächshaus verschiedene Mutantenlinien nebeneinander stehen. Eine gegenseitige Bestäubung wird dadurch unwahrscheinlich. Um einen solchen Fall trotzdem zu vermeiden, werden die Pflanzen sicherheitshalber  in Plastikröhren eingepackt.

Das alles sind Vorteile für den Forscher, welche auf die Lebensweise der Ackerschmalwand als "Unkraut" zurückzuführen sind. Aber es gibt noch weitere Gründe für Arabidopsis:

• Kleines Genom
  Mit nur ca. 130 Millionen Basenpaaren ist das Genom von Arabidopsis relativ klein. Das menschliche kommt beispielsweise auf ca. 3 Milliarden Basenpaare. Im Pflanzenreich gibt es aber auch jede Menge Genomriesen, auch unter den Nutzpflanzen: Mais liegt mit 2,4 Gigabasen nahe beim Menschen, Weizen hat dagegen mit 16 Gigabasen mehr als die fünffache Genomgröße des Menschen! Und allgemein gilt: unabhängig von der Genomgröße haben diese Organismen alle ungefähr die gleiche Anzahl von Genen (das sog. C-Wert Paradoxon). Bei Arabidopsis muss man also nicht so sehr nach ihnen suchen.

• Geringe Chromosomenzahl
  Weniger Chromosomen erleichtern die Arbeit, was bei Arabidopsis mit nur 5 Chromosomen der Fall ist. Ein leicht verständliches Beispiel ist die mikroskopische Analyse der Chromosomen. Hier kann man an wenigen großen Chromosomen einfach mehr erkennen als an vielen kleinen.

• Vollständig sequenziertes Genom
  Seit dem Jahr 2000 ist das Genom von Arabidopsis sequenziert, und die Daten liegen frei zugänglich im Internet (z.B. bei TAIR). Das hilft natürlich ungemein, wenn man z.B. einzelne Gene ausschalten will, um deren Funktion zu untersuchen.

• Genetische Manipulationen
  Es gibt jede Menge Techniken, um z.B. Mutanten von Arabidopsis zu erzeugen, oder um neue Gene in Arabidopsis einzubringen und zu untersuchen. So lässt sich die Ackerschmalwand recht einfach mit Hilfe von Agrobacterium tumefaciens stabil genetisch transformieren. Die von Agrobakterien transferierte T-DNA integriert dabei zufällig ins Kerngenom der Pflanze.

• Viele Mutanten erhältlich
  Für Arabidopsis wurden von mehreren Gruppen Mutanten erzeugt, in denen jeweils ein Gen ausgeschaltet wurde. Die lagern als Samen in Centern und können problemlos übers Internet gesucht und für wenig Geld bestellt werden.