Field and biochemical evaluation of glyphosate tolerant chickpea (Cicer arietinum L.) mutants developed through induced mutagenesis.
BMC Plant Biol · 2024 · 24:1028 · PMID 39472786 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 발암성 > 유전독성 · 식물
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병아리콩(Cicer arietinum L.)의 잡초 방제는 이용 가능한 유전자원의 협소한 유전적 기반과 제한된 제초제 선택지 때문에 어려움이 따른다. 이러한 관점에서 본 연구는 글리포세이트(glyphosate) 내성 돌연변종을 개발하기 위한 병아리콩의 유도 돌연변이 유발에 초점을 맞추었으며, 이후 현장 조건에서 선별하는 것을 목표로 하였다. 나아가, 선정된 글리포세이트 내성 병아리콩 돌연변종에서 방어 반응 및 생화학적 적응을 분석하는 것이 목적이었다. 초기에는 EMS와 감마선으로 개발된 376개의 병아리콩 돌연변종(M6 집단)을 현장 조건에서 글리포세이트 내성을 스크리닝하였고, 식물 손상 관련 형질에 따라 1점에서 5점 척도로 점수화하였다. 시험된 돌연변종 중 40개는 고내성(점수 = 5), 32개는 내성(점수 = 4), 그리고 20개는 고감성(점수 = 1)을 글리포세이트에 보였다. 또한, 글리포세이트 내성이 가변적인 병아리콩 돌연변종은 잎 생화학적 프로파일에서도 유의한 차이를 보였다 (Tukey test, p < 0.05). 예를 들어, 가장 낮은 총산화제 상태(4175.µM/g f. wt.)는 desy 병아리콩 유전자형 "D3009"에서 0.3% EMS를 사용하여 개발된 글리포세이트 내성 돌연변종에서 검출되었으며, 가장 높은 내성을 가진 돌연변종(1775. µM/g f. wt.)은 kabuli 유전자형 "K709"에서 0.2% EMS를 사용하여 개발되었다. 전반적으로, 고내성 병아리콩 돌연변종은 글리포세이트 내성에 기여하는 가장 높은 항산화 잠재력(SOD, POD, CAT, TAC)을 나타냈다. desy 계통인 D1M1HT-2와 kabuli 계통인 KM3HT-2 유형의 돌연변종 중 종자 수확량이 가장 높았던 것은 최대 카탈라아제 활성도(각각 4200 Units/g f. wt 및 540 Units/g f. wt.)를 보였다. desy형 유전자형에서 개발된 돌연변종은 제초제 내성 측면에서 kabuli에서 유래한 돌연변종보다 비교적으로 우수하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Weed control in chickpea (Cicer arietinum L.) is challenging due to narrow genetic base of available germplasm and limited herbicide options. In this view, present research was focused on induced mutagenesis in chickpea for development of herbicide (glyphosate) tolerant mutants and subsequent screening under field conditions. Further, objective was to analyze the defence response and biochemical adjustments in selected glyphosate tolerant chickpea mutants. Initially, 376 chickpea mutants (M6 populations developed through EMS and gamma rays) were screened for glyphosate tolerance under filed conditions and scored on a 1 to 5 scale based on plant injury related traits. Among tested mutants, 40 were found highly tolerant (score = 5), 32 as tolerant (score = 4) and 20 as highly sensitive (score = 1) to glyphosate. Chickpea mutants with variable glyphosate tolerance also differed significantly (Tukey test, p < 0.05) in leaf biochemical profiles. For instant, lowest total oxidant status (4175.µM/g f. wt.) was detected in glyphosate tolerant mutant developed from desi chickpea genotype "D3009" using 0.3% EMS and in highly tolerant mutant (1775. µM/g f. wt.) developed from kabuli genotype "K709" using 0.2% EMS. In general, highly tolerant chickpea mutants exhibited highest antioxidant potential (SOD, POD, CAT, TAC) that contributed in glyphosate tolerance. Desi i.e. D1M1HT-2 and Kabuli i.e. KM3HT-2 type mutants with highest seed yield had maximum catalase activity (4200 Units/g f. wt and 540 Units/g f. wt.). Mutants developed from desi type genotypes were comparably superior to mutants derive from Kabuli in terms of herbicide tolerance.| 저자 | Ilyas, M.; Hameed, A.; Shah, T. M. |
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| 저널 | BMC plant biology |
| 권·호·쪽 | 24(1), 1028 |
| PMID | 39472786 |
| DOI | 10.1098/rsta.2015.0202 |
| MeSH | Cicer; Glyphosate; Glycine; Herbicides; Mutagenesis; Herbicide Resistance; Mutation |