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Appearance of transient heteromorphic large chromosome in glyphosate-resistant Amaranthus tuberculatus.
Chromosome Res · 2025 · 33:9 · PMID 40366480 · 등급8 기타 사례보고 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
작물 잡초의 글리포세이트 내성은 표적 유전자인 EPSPS(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase)의 증폭을 통한 빠른 진화에 기인하는 것으로 흔히 여겨진다. 이러한 증폭은 일반적으로 불균등 재조합, 표적 염색체 내 분절 복제, 또는 EPSPS를 포함하는 고리형 염색체 및 세포외 원형(ecc) DNA 요소 형성 등의 메커니즘을 통해 발생한다. 그러나 EPSPS 증폭과 직접적으로 관련되지 않은 염색체의 구조적 이상은 글리포세이트 저항성 잡초 개체군에서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 글리포세이트에 내성을 가진 Amaranthus tuberculatus(물헤임프) 개체군에서만 발견되고 감수성 대조군에서는 부재한 거대 염색체의 존재를 기술한다. 이 거대 염색체(~ 6 μm)는 정상 염색체(~ 2-3 μm)의 약 두 배 크기이며, 남성과 암컷 유배수 개체(2n = 32) 모두에서 이형접합 상태로 존재한다. 이는 중심체 주변 헤테로크로마틴 확장 및 5S rDNA 자리 복제를 통해 발생하지만, 주목할 점은 EPSPS 유전자가 결여되어 있다는 것이다. 이 거대 염색체는 정상 상동염색체와 쌍을 이루지만, 통제된 온실 교배에서 자손에게 전달되지 않았으며, 이는 글리포세이트 선택압이 없을 때 적합도 비용(fitness cost)이 있음을 시사한다. 이 거대 염색체는 A. tuberculatus의 글리포세이트 내성에 대한 적응 형질의 염색체 진화 연구를 위한 잠재적 자원을 제공한다.
ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate resistance in crop weeds is commonly attributed to rapid evolution through the amplification of the target gene, EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase). This amplification typically occurs through mechanisms such as unequal recombination, segmental duplications within the target chromosome, or the formation of ring chromosomes and extrachromosomal circular (ecc) DNA elements containing EPSPS. However, structural abnormalities in chromosomes not directly associated with EPSPS amplification have not been documented in the glyphosate-resistant weed population. Here, we describe the presence of a large chromosome found exclusively in the glyphosate-resistant Amaranthus tuberculatus (waterhemp) population but absent in susceptible counterparts. This large chromosome (~ 6 μm) is approximately twice the size of normal chromosomes (~ 2-3 μm) and is present in both male and female euploid plants (2n = 32) in a heteromorphic state. It aroses through pericentromeric heterochromatin expansion and duplications of the 5S rDNA locus but notably lacks the EPSPS gene. The large chromosome pairs with its normal homolog but was not transmitted to progeny in controlled greenhouse matings, suggesting a fitness cost in the absence of glyphosate selection pressure. This large chromosome offers a potential resource for the investigation of chromosome evolution of adaptive traits for glyphosate resistance in A. tuberculatus.
저자Sathishraj, R.; Ju, Y.; Gill, B. S.; Koo, D. H.
저널Chromosome research : an international journal on the molecular, supramolecular and evolutionary aspects of chromosome biology
권·호·쪽33(1), 9
PMID40366480
DOI10.1101/gr.078808.108
MeSHGlyphosate; Amaranthus; Glycine; Chromosomes, Plant; Herbicide Resistance; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Herbicides
APA 7판
Sathishraj, R., Ju, Y., Gill, B. S., & Koo, D. H. (2025). Appearance of transient heteromorphic large chromosome in glyphosate-resistant Amaranthus tuberculatus. Chromosome Res, 33(1), 9. https://doi.org/10.1101/gr.078808.108
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