A lúdfű karrierje

A kis növénykét először Johannes Thal a XVI. században élt német orvos ismertette a nagyvilággal. Tekintettel erre a lúdfű Linné binominális rendszerében az Arabidopsis thaliana L.  nevet  kapta.

A jeles svéd taxonomus jellegtelen,  közönséges, említésre alig érdemes gyomnövényként minősítette a mérsékelt övben általánosan elterjedt  fajt. A növény habitusát tekintve valóban nem sok érdekeset látunk. A tőlevélrózsás 10-30 centiméteres – a libalegelőkön tömegesen előforduló – rövid életidejű/ efemer / növényke a levélrozettából  kisarjadó, gyorsan megnyúló, gyakran elágazó szárak végén hordozza  a keresztes virágúakra jellemző fehér virágait a családban általános laza sátorozó fürt virágzatban.

Teljes életciklusa 6-8 hét. Mérsékelt fényigényű hosszú nappalos növény, virágzáshoz 14-16 órás megvilágítást igényel. Önbeporzó, pollenjét a szél nem terjeszti, a keresztbeporzás nagy egyedsűrűségű állományokban is minimális. Becőtermésében – amely csak teljesen kiszáradt állapotban nyílik fel – akár 20-30 kerekded magot találunk. Egyetlen egyed akár több ezer magot is teremhet rövid életében.

Az elmondottak alapján is világos, hogy a lúdfüvet több tulajdonsága is alkalmassá teszi genetikai kutatásokra. A kis termet, a rövid élettartam lehetővé teszi a gazdaságos növénytartást és a gyors generációváltást. Egy esztendőben akár 6-8 lúdfű nemzedéket is felnevelhetünk megfelelő feltételek között. Az önbeporzás és ebből következően a homozigóták magas aránya, a jelentős magprodukció, a későn felnyíló termés mind olyan tulajdonságok, amelyeket a klasszikus genetika korai szakaszában is nagyra értékeltek a kutatók. Friedrich Leibach javaslatára már 1943-tól használják a lúdfüvet modell szervezetként növénygenetikai kutatásokban. Hamarosan az Arabidopsis thaliana a növénygenetikusok kitüntetett jelentőségű modell-növénye lett hasonlóan a klasszikus genetikában  már korábban megismert ecetmuslicához.Már a DNS kutatások kezdetén felfigyeltek a lúdfű genetikai állomány kis méretére. Napjainkban általánosan elfogadott, hogy a virágos növények mintegy 250000 faja között a lúdfű sejtmagja rendelkezik az egyik legkisebb DNS készlettel: 119 millió bázispárban kódolt genetikai állománya öt kromoszómába rendeződik. (Csak összehasonlításképpen: ez az emberi genomnak harmincad része.) A zárvatermők sejtmagban található DNS állománya a lúdfűnél megállapított mennyiség 10-100 szorosa. A lúdfű pollensejt és gaméta 5 kis kromoszómát tartalmaz/ n-5 /, a testi sejtekben   a  kromoszómaszám: 10.

Arabidopsis kromoszómák mérete és szerkezete

A genom kis mérete, és a kevés kromoszóma egyszerűsíti a géntérképezést. A szekvenálás azonban még így is komoly feladatot jelentett. Az együttműködő francia, angol, német, amerikai és japán intézetek öt éves munkájába került. Nem véletlen , hogy a virágos növények  közül  elsőként a lúdfű sejtmag DNS teljes bázisszekvenciáját térképezték fel 2000-ben. Óriási áttörést jelentett ez a növény biológiában az ezredfordulón. A genom alaposabb vizsgálatánál kiderült, hogy mintegy 25000 gént tartalmaz és a DNS állomány  csupán 10%-a  ismétlődő szekvencia. A sejtosztódás ideje/ sejtciklus/ mindössze 8-9 óra, ami rendkívül gyors a növényvilágban.Ezek a tulajdonságok tovább fokozták a lúdfű presztizsét. Kiderült, hogy  a növény remek objektum a molekuláris genetikai kutatásokhoz is, elméleti alapokat biztosítva a gyakorlati célú nemesítési tevékenységhez.

Fontosabb gazdasági haszonnövényeink genetikai készlete az előbb elmondottak alapján ugyan nagyságrendekkel nagyobb, de a különbség oka az ismétlődő szekvenciákban mutatkozó eltérés. Mai ismereteink szerint a gének számában nagy különbség nincs, úgy tűnik egy lágyszárú virágos növény teljes élete 25-35 ezer gén közreműködésével  megvalósítható. A genom méretkülönbség fő oka az ismétlődő szekvenciák feldúsulása. Ezért nagy valószínűséggel állítható, hogy az Arabidopsis genomba „sürített” genetikai információ a többi virágos növény génjeivel jó részben egyező, ezért általánosan érvényes információt szolgáltat.

Bár közvetlenül nem használják a mezőgazdaságban a lúdfüvet,  még salátaként sem fogyasztják a reform étrendben, dísznövénynek sem tekinthető mégis napjaink sztárnövénye. A nagyvilágban több száz kutatóhely és legalább 10 000 szakember foglalkozik  vele. A lúdfűvel végzett kutatások fontos információt szolgáltatnak a virágos növények fiziológiájáról és molekuláris genetikájáról általában. A tudósok általa tanulták meg, hogyan védjék meg a búzát, napraforgót, kukoricát a  különféle betegségektől, hogyan  virágoztassák és érleljék a paradicsomot és egyéb zöldségféléket, vagy hogyan növeljék meg a repce olajhozamát. Mutánsai segítségével megtalálhatjuk a gyilkos taposóaknákat, sótűrő, szárazságtűrő növényekkel népesíthetünk, be a ma még sivár vidékeket. Arra  a tudásanyagra, melyet a lúdfű kísérletekből összegyűjtöttünk építeni lehet az előttünk álló  kihívások megoldásában.

A mutánsok fotóinak forrása: RIKEN( RAPID) Arabidopsis data base