Les progrès de la recherche et des connaissances sur les plantes se sont souvent développés grâce à des modèles biologiques, choisis pour la simplicité d'utilisation pour l'étude entreprise, les connaissances antérieures et les qualités liées aux conditions de culture (faible encombrement, rapidité de mise à fleur, production de nombreuses graines après autofécondation, etc.). De nombreuses espèces sont des plantes modèles, mais in fine, trois seulement se détachent sans conteste.
Pour le tabac, Nicotiana tabacum et N. benthamiana occupent la première place pour leurs qualités de plasticité : culture in vitro, organogénèse et transgénèse. Ils ont amélioré les connaissances sur la croissance et le développement des végétaux, les interactions plantes-virus, et l'expression de protéines recombinantes.
La petite crucifère Arabidopsis thaliana (étudiée dès 1907) est, depuis une trentaine d'années, l'outil incontournable de la génomique. Première plante à être séquencée, elle présente un génome de taille modeste, facile à transformer simplement et à grande échelle, et possède une diversité de mutants naturels ou d'insertion pour aller y découvrir les gènes et comprendre leur rôle.
Le riz, monocotylédone et plante alimentaire, répond plutôt bien à nombre de techniques d'étude, et – si son génome reste de taille raisonnable – la plante a un développement qui ne permet pas d'entretenir de grandes collections en serre où elle côtoie souvent Brachypodium distachyon.
À côté de ces trois espèces, de nombreuses autres espèces modèles, aux qualités moins universelles mais représentatives de familles de végétaux (arbres forestiers et fruitiers, espèces ornementales, etc.) ou de domaines de recherche particuliers, sont aussi utilisées.
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