1 Introduction

Arabidopsis thaliana on monia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä erittäin houkuttelevan mallijärjestelmän kasvien genomiikassa. Tärkein näistä on, että sillä on hyvin pieni nuclear (sn) genomi, yksi pienimmistä koppisiemenisistä. Kuusikymmentä vuotta sitten Sparrow and Miksche (1961) osoitti, että säteilyherkkyys ja DNA-pitoisuus liittyvät kasveihin ja että Arabidopsis on erittäin vastustuskykyinen ionisoivalle säteilylle, mikä viittaa hyvin pieneen genomiin. Sparrow, Price and Underbrink (1972) osoitti edelleen, että A. thalianalla oli testatuista koppisiemenisistä koppisiemenisistä pienin ydintilavuus. Myöhemmät tutkimukset, joissa käytettiin erilaisia menetelmiä, vahvistivat tämän tuloksen (katsausta varten, katso Meyerowitz, 1994). Leutwiler, Hough-Evans ja Meyerowitz (1984) osoittivat myös, että Arabidopsiksella oli hyvin pieni määrä toistuvaa DNA: ta. Molekyylibiologian alkuaikoina Sn-genomi mahdollisti kokonaisen lambda-bakteriofagi-genomikirjaston tallentamisen vain muutamille levyille hybridisaatiosekvenssien seulomiseksi(Leutwiler et al., 1984; Meyerowitz & Pruitt, 1985; Pruitt & Meyerowitz, 1986). Tämä oli paljon työläämpää ja kalliimpaa muilla kasvilajeilla, joiden genomit arvioitiin 4-100 × suuremmiksi ja joissa oli huomattavan paljon toistuvaa DNA: ta. Pienempiä ydinfenomeja on sittemmin löydetty kolmesta lihansyöjäkasvin taksonista, Genlisea margaretaesta ja G. aureasta, joilla on 63 ja 64 Mbp, ja Utricularia gibbasta, joilla on 88 Mbp (Greilhuber et al., 2006), mutta niistä puuttuu suurin osa ominaisuuksista, joita tarvitaan kasvien mallijärjestelmiin.

Arabidopsiksella on kasvitieteellisenä mallina monia muitakin etuja muihin kasvilajeihin verrattuna. Arabidopsis ei pelkästään ”siedä elämää kasvukammiossa”(Brendel, Kurtz, & Walbot, 2002)—se sopii erinomaisesti kasvuun laboratorioympäristössä. Sitä voidaan kasvattaa monenlaisissa olosuhteissa ruukuista petrimaljoihin ja koeputkiin. Arabidopsiksella on myös hyvin lyhyt sukupolviaika verrattuna moniin muihin kasvilajeihin, 6-8 viikkoa. Se on itse hedelmöittyvä, diploidinen kromosomiluku on 10 (viisi paria), ja se tuottaa suuren määrän siemeniä joka sukupolvi, joten se on helppo tehdä geneettisiä seulontoja ja analyysiä kaikista variantteja. Vain 3000 M1: n kasvipopulaation m2-siemeniä voidaan seuloa kohtuullisella todennäköisyydellä, jotta voidaan löytää kiinnostava resessiivinen mutantti. Geenikartassa on ollut mutantteja. Arabidopsis soveltuu useimpiin tunnettuihin kudosviljelytekniikoihin ja on muunnettavissa useilla menetelmillä (Lloyd et al., 1986) mukaan lukien nontissue culture methods that make it practical to do T-DNA insertion mutagenesis screens (Bechtold & Pelletier, 1998; Clough & Bent, 1998; Feldmann & Marks 1987) kanssa. On olemassa monenlaisia maarotuja, joilla on monia erilaisia morfologisia ja fysiologisia ominaisuuksia. Monet biologisista resursseista siemenistä cDNAs: iin ovat saatavilla Arabidopsis Biological Resource Centerin ja European Arabidopsis Stock Centerin (Nottingham Arabidopsis Seed Center—NASC) kautta. Se kuuluu agronomisesti tärkeään kasviryhmään, brassica – eli sinappikasvien heimoon. Yksi arabidopsiksen piirre, jota ei voi kuitenkaan liioitella, on sen pieni genomikoko, kuten meyerowitzin ryhmän julkaisut osoittivat vuonna 1984. Nämä julkaisut toivat lajin monien molekyylibiologien tietoon ympäri maailmaa ja Arabidopsis-yhteisön koko räjähti seuraavien 5 vuoden aikana.

aloitteen Arabidopsis-genomin sekvensoimiseksi teki vuonna 1989 kansallisen tiedesäätiön (NSF) biologia -, Behavioral-ja yhteiskuntatieteiden osasto (BBS), johon osallistui paljon akateemisia ja teollisuustutkijoita. Vaikka sitä ei suoraan kerrottu, virasto halusi käyttää 100 miljoonaa dollaria National Institute of Healthin human genome Projectia vastaavan genomiprojektin kehittämiseen. Tapaamisissa ja työpajoissa, joissa oli tutkijoita Yhdysvalloista, Euroopasta, Japanista ja Australiasta, suunniteltiin puitteet genomin sekvensointiin tarvittavien resurssien kehittämiselle. Koska Arabidopsis oli ensimmäinen kasvien perimä ja yksi varhaisimmista jaksotetuista eukaryooteista, oli monia strategioita työstettävä ja tehokkuutta saavutettava. Onneksi, kuten mato-ja kärpästutkimusyhteisöjen kanssa, Arabidopsis-yhteisö oli hyvin yhteistyöhaluinen. Suunnitelma Arabidopsis genomitutkimuksen koordinoimiseksi kuvattiin vuonna 1990 julkaistussa julkaisussa ”a Long-Range Plan for the Multinational Coordinated A. thaliana Genome Research Project” (NSF 90-80). Kun otetaan huomioon sekvensointitekniikan tila tuohon aikaan, arvioitiin, että perimä voitaisiin sekvensoida vuoteen 2000 mennessä. Tällöin Arabidopsis-tutkimusyhteisö alkoi selvittää perimän sekvensointiin tarvittavia biologisia resursseja. Vuonna 1996 perustettiin Arabidopsis Genome Initiative (AGI) ”helpottamaan kansainvälisten sekvensointihankkeiden yhteistyötä”, jotta genomi voitaisiin sekvensoida vuoteen 2004 mennessä, lukuun ottamatta vaikeasti sekvensoitavia toistuvia alueita, kuten nucleolar organizing regions (NORs) ja centromeres. Arabidopsis-sekvensointiryhmien ja teollisuuden (vuoden 1998 alussa Ceres, Inc., oli allekirjoittanut sopimuksen Genset SA sekvenssi Arabidopsis genomi), sekä ryhmien sekvensointi Drosophila ja ihmisen, AGI pystyi julkaisemaan Arabidopsis genomi vuoteen 2000 (Arabidopsis genomi Initiative, 2000), alkuperäinen tavoite päivämäärä.