1 Introducere

Arabidopsis thaliana are multe atribute care îl fac un sistem model foarte atractiv pentru genomica plantelor. Cel mai important dintre acestea este că are un genom nuclear (SN) foarte mic, unul dintre cele mai mici dintre angiosperme. Cu șaizeci de ani în urmă, Sparrow și Miksche (1961) au arătat că sensibilitatea la radiații și conținutul de ADN sunt legate în plante și că Arabidopsisul este foarte rezistent la radiațiile ionizante, sugerând un genom foarte mic. Sparrow, Price and Underbrink (1972) a continuat să arate că A. thaliana a avut cel mai mic volum nuclear dintre angiospermele testate. Studiile ulterioare, folosind diverse metode, au confirmat acest rezultat (pentru o revizuire, vezi Meyerowitz, 1994). Leutwiler, Hough-Evans și Meyerowitz (1984) au arătat, de asemenea, că Arabidopsis avea o cantitate foarte mică de ADN repetitiv. În primele zile ale biologiei moleculare, un genom sn a făcut posibilă placa unei întregi biblioteci genomice de bacteriofag lambda pe doar câteva plăci pentru a examina secvențele de hibridizare (Leutwiler și colab., 1984; Meyerowitz & Pruitt, 1985; Pruitt & Meyerowitz, 1986). Acest lucru a fost mult mai laborios și mai scump la alte specii de plante cu genomi estimați a fi cu 4-100 unktim mai mari și cu ADN repetitiv considerabil. Genomii nucleari mai mici au fost descoperiți de atunci în trei taxoni de plante carnivore, Genlisea margaretae și G. aurea cu 63 și respectiv 64 Mbp și Utricularia gibba cu 88 Mbp (Greilhuber și colab., 2006), dar le lipsesc majoritatea atributelor necesare pentru a fi sisteme de modele de plante.

Arabidopsis are multe alte avantaje față de alte specii de plante ca model Botanic. Arabidopsis nu tolerează doar „viața într—o cameră de creștere”(Brendel, Kurtz, & Walbot, 2002) – este perfect pentru creșterea într-un cadru de laborator. Poate fi cultivat într-o gamă largă de condiții, de la vase la vase Petri până la eprubete. Arabidopsis are, de asemenea, un timp de generație foarte scurt în comparație cu multe alte specii de plante, 6-8 săptămâni. Este auto-fertilizant, cu un număr de cromozomi diploizi de 10 (cinci perechi) și produce un număr mare de semințe în fiecare generație, facilitând realizarea ecranelor genetice și analiza oricăror variante. Semințele M2 dintr-o populație de doar 3000 de plante M1 pot fi analizate cu o probabilitate rezonabilă de a găsi un mutant recesiv de interes. O hartă genetică a fost populată cu mutanți caracterizați. Arabidopsis este supus celor mai cunoscute tehnici de cultură a țesuturilor și este transformabil printr-o serie de metode (Lloyd și colab., 1986), inclusiv metode de cultură non-tisulare care fac practică realizarea ecranelor de mutageneză cu inserție ADN T (Bechtold & Pelletier, 1998; Clough & Bent, 1998; Feldmann & Marks, 1987). Există o mare varietate de rase terestre cu multe caracteristici morfologice și fiziologice diferite. Multe dintre resursele biologice de la semințe la ADNc sunt disponibile prin Centrul de resurse biologice Arabidopsis și Centrul European de stocuri Arabidopsis (Nottingham Arabidopsis Seed Center—NASC). În cele din urmă, este membru al unui grup de plante important din punct de vedere agronomic, familia brassica sau muștarul. Cu toate acestea, o caracteristică a Arabidopsisului care nu poate fi supraestimată este dimensiunea redusă a genomului, așa cum au demonstrat publicațiile din grupul Meyerowitz în 1984. Aceste publicații au adus această specie în atenția multor biologi moleculari din întreaga lume, iar dimensiunea comunității Arabidopsis a explodat în următorii 5 ani.inițiativa de secvențiere a genomului Arabidopsis a fost propusă în 1989 de Direcția de științe Biologice, comportamentale și sociale (BBS) a Fundației Naționale pentru științe (NSF), cu o contribuție considerabilă din partea oamenilor de știință academici și industriali. Deși nu a fost declarat direct, agenția a dorit să cheltuiască 100 de milioane de dolari pentru a dezvolta un proiect de genom echivalent cu Proiectul genomului uman al Institutului Național de sănătate. O serie de întâlniri și ateliere, cu oameni de știință din Statele Unite, Europa, Japonia și Australia, au avut loc pentru a planifica un cadru pentru dezvoltarea resurselor necesare secvenței genomului. Deoarece Arabidopsis a fost primul genom al plantei și unul dintre primele eucariote care au fost secvențiate, au existat multe strategii de elaborat și eficiență de obținut. Din fericire, ca și în cazul comunităților de cercetare a viermilor și a muștelor, comunitatea Arabidopsis a fost foarte colaborativă. Un plan de coordonare a cercetării genomului Arabidopsis a fost descris într-o publicație din 1990 ‘a Long-Range Plan for the Multinational Coordinated A. thaliana Genome Research Project’ (NSF 90-80). Având în vedere starea tehnologiei de secvențiere la acel moment, s-a estimat că genomul ar putea fi secvențiat până în anul 2000. Ca atare, comunitatea de cercetare Arabidopsis a început să stabilească resursele biologice necesare pentru secvențierea genomului. În 1996, inițiativa genomului Arabidopsis (Agi) a fost formată pentru a facilita cooperarea între proiectele internaționale de secvențiere, astfel încât genomul să poată fi secvențiat până în anul 2004, cu excepția regiunilor repetitive dificil de secvențiat, cum ar fi regiunile Organizatoare nucleolare (NORs) și centromeres. Cu îmbunătățiri în tehnologiile de secvențiere și concurența între grupurile de secvențiere Arabidopsis și industrie (la începutul anului 1998, Ceres, Inc., a semnat un acord cu Genset SA pentru secvențierea genomului Arabidopsis), precum și a grupurilor de secvențiere Drosophila și human, AGI a reușit să publice genomul Arabidopsis până în 2000 (inițiativa genomului Arabidopsis, 2000), data țintă inițială.