First case of triple resistance to EPSPS, ALS, and synthetic auxin herbicides in Bassia scoparia (L.) Voss in Europe.
Pestic Biochem Physiol · 2025 · 213:106529 · PMID 40744561 · 등급8 기타 사례보고 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로
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Bassia scoparia (L.) Voss는 전 세계적으로 다섯 가지 제초제 작용 기전(MoA)에 대한 내성을 진화시켰으며, 최대 네 가지 MoA에 대한 다중 내성도 포함한다. 본 연구에서는 2022년 스페인 카탈루냐의 무경운 겨울 곡물밭에서 합성 옥신, 아세토락테이트 신타아제(ALS), 그리고 5-엔올피르빌시키메이트-3-인산화효소(EPSPS) 저해제를 연속적으로 살포한 후 생존한 것으로 추정되는 내성 B. scoparia 집단(GUI-R)으로부터 씨앗을 채집하여 내성 수준과 기전을 평가하였다. 용량-반응 분석 결과, GUI-R은 식물체 무게를 기준으로 글리포세이트에 2배, 티펜설퓨론에 340배, MCPA에 42.7배, 그리고 2,4-D에 60배 더 내성이 있었으며, 식물 생존율을 기준으로 각각 3.2배, 123배, 57.9배, 그리고 32배 더 내성을 보였다. GUI-R은 라벨 사용량에서 이마자목스(imazamox)에 대한 교차 내성(46% 생존율)을 보였으나, 디캄바나 플루록시피르(fluroxypyr)에는 내성이 없었다(100% 폐사). 사이토크롬 P450 저해제인 말라티온 전처리를 이용한 예비 연구에서 GUI-R의 2,4-D 내성은 라벨 사용량에서 역전되었으며, 그 결과 생체량이 97% 감소하였다. 분자적 연구를 통해 GUI-R은 EPSPS:ALS 유전자가 4.9개 추가 복제되어 있으며, 알려진 돌연변이는 없고 감수성 집단보다 시키미산 축적이 적음을 확인하였다. ALS 유전자 염기서열 분석에서는 Pro197Ser, Pro197Leu, 및 Trp574Leu 돌연변이와 함께 조합된 Pro197Ser + Trp574Leu 돌연변이가 확인되었다. 결론적으로, EPSPS 유전자 증폭과 ALS 돌연변이는 GUI-R에서 글리포세이트, 티펜설퓨론 및 이마자목스에 대한 표적 부위 내성을 부여한다. 2,4-D와 MCPA에 대한 내성은 P450 매개 비표적 부위 내성에 기인하는 것으로 보이며, 메커니즘 확인을 위해 추가 연구가 필요하다. 본 생물형은 종(species)에서 유럽 최초의 글리포세이트 내성 사례이자 최초의 삼중 내성을 나타낸다.ORIGINAL ABSTRACT
Bassia scoparia (L.) Voss has evolved resistance to five herbicide modes of action (MoAs) worldwide, including multiple resistance to up to four MoAs. Seeds were collected from a putatively resistant B. scoparia population (GUI-R) that survived successive herbicide applications of synthetic auxins, acetolactate synthase (ALS), and 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) inhibitors in a no-till winter cereal field in Catalonia, Spain, in 2022, to assess resistance levels and mechanisms. Dose-response assays confirmed that GUI-R was 2-, 340-, 42.7-, and 60-fold more resistant to glyphosate, thifensulfuron, MCPA, and 2,4-D, respectively, based on plant weight, and 3.2-, 123-, 57.9-, and 32-fold more resistant based on plant survival. GUI-R showed cross-resistance to imazamox (46 % survival), but not to dicamba or fluroxypyr (100 % mortality), at the label rate. Preliminary studies using malathion pre-treatment, a cytochrome P450 inhibitor, reversed 2,4-D resistance in GUI-R at the label rate, resulting in a 97 % reduction in biomass. Molecular studies revealed that GUI-R has 4.9 additional copies of the EPSPS:ALS gene, with no known mutations and less shikimate accumulation than the susceptible population. ALS gene sequencing identified the Pro197Ser, Pro197Leu, and Trp574Leu mutations, along with a combined Pro197Ser + Trp574Leu mutation. In conclusion, EPSPS gene amplification and ALS mutations confer target-site resistance to glyphosate, thifensulfuron and imazamox in GUI-R. Resistance to 2,4-D and MCPA is probably driven by P450-mediated non-target-site resistance and further research is necessary to confirm mechanisms. This biotype represents the first case of glyphosate resistance in Europe for the species, as well as the first triple resistance.| 저자 | Mora, G.; Gil-Monreal, M.; Osuna, M. D.; Vijayarajan, V. B. A.; Montull, J. M.; Llenes, J. M.; Recasens, J.; Cirujeda, A.; Marí, A. I.; Torra, J. |
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| 저널 | Pesticide biochemistry and physiology |
| 권·호·쪽 | 213, 106529 |
| PMID | 40744561 |
| DOI | 10.1016/j.pestbp.2025.106529 |
| MeSH | Herbicides; Acetolactate Synthase; Herbicide Resistance; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Bassia scoparia; Indoleacetic Acids; Plant Proteins |