Modellpflanze

Eine Modellpflanze ist eine Pflanze, deren genetische Grundlagen, Entwicklungsprozesse und physiologische Mechanismen systematisch erforscht werden und die als Referenzsystem in der Pflanzenforschung dient. Typische Modellpflanzen verfügen über gut charakterisierte Genome, umfangreiche Ressourcen und eine unkomplizierte Kultivierbarkeit.

Die bekannteste Modellpflanze ist Arabidopsis thaliana. Weitere wichtige Beispiele sind Oryza sativa (Reis), Physcomitrella patens (Moos) sowie Medicago truncatula und Lotus japonicus. In bestimmten Bereichen kommen auch Setaria viridis oder Brachypodium distachyon zum Einsatz. Diese Arten ermöglichen Experimente mit kurzen Generationszeiten und vielen Mutanten.

Merkmale von Modellpflanzen sind geringe Genome, einfache Zucht, häufig diploider Zustand und reichlich genetische Werkzeuge; dazu gehören Mutantenlinien, Transpositionssysteme und vollständige Genomsequenzen. Wichtige Datenbanken sind TAIR, Gramene, Phytozome und Ensembl Plants.

Anwendungen umfassen die Untersuchung von Genfunktionen, Entwicklungswegen, Signaltransduktionsketten, Stoffwechselpfaden und Stressreaktionen. Ergebnisse dienen dem Grundlagenverständnis der Pflanzbiologie sowie der Übertragbarkeit auf Nutzpflanzen, etwa bei Züchtungszielen wie Ertragsleistung oder Trockenheitsresistenz. Grenzen bestehen darin, dass manche Prozesse kultur- oder Art-spezifisch sein können und Befunde nicht immer direkt übertragbar sind.

Historisch gewann das Konzept der Modellpflanzen in den 1990er und 2000er Jahren an Bedeutung. Das Arabidopsis-Genom wurde 2000 veröffentlicht; seitdem dient A. thaliana als zentrale Referenz im Pflanzengenom und begleitet weltweit Forschungsprojekte.