Chromosome-level genome assembly of triploid Cyperus rotundus uncovers allelic expression patterns and herbicide resistance mechanisms.
Plant Commun · 2026 · 7:101624 · PMID 41305888 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
요약 생성 대기 중입니다.
초록 전문 번역 · gemma4:e4b
전 세계적으로 분포하며 경쟁력이 높은 잡초인 Cyperus rotundus는 제초제 내성을 진화시켜 지속 가능한 농업에 중대한 어려움을 야기하고 있으나, 유전체 자원의 부족으로 인해 그 내성 메커니즘에 대한 포괄적인 연구가 제한적이었다. 본 연구에서는 3배체 C. rotundus의 염색체 수준 게놈 조립체(165개 염색체에 걸쳐 875.13 Mb)를 보고하며, 이는 하플로타입 간 높은 상동성을 보인다. 여섯 개 집단에 대한 비교 분석 결과, 중국 후난성 창더 출신 집단(R-HN으로 지정됨)만이 글리포세이트와 글루포시네이트에 대한 이중 내성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이 집단에서, 표적 부위 내성 유전자인 글루타민 합성효소 2(GS2)의 높은 발현은 글루포시네이트 내성에 기여하는 반면, 글리포세이트 내성은 주로 비표적 부위 내성(NTSR) 메커니즘에 의해 매개된다. 전사체 프로파일링과 효모 기반 기능 검증을 통합하여, 우리는 글리포세이트 내성을 부여하는 두 개의 NTSR 유전자, CrABCG15와 CrCASPL2C2를 확인하였다. 종합적으로, 본 연구는 C. rotundus에 대한 고품질의 게놈 자원을 제공하며 그 게놈 진화 및 제초제 내성 메커니즘에 대한 이해를 증진시킨다.ORIGINAL ABSTRACT
Cyperus rotundus, a globally distributed and highly competitive weed, has evolved herbicide resistance, posing a significant challenge to sustainable agriculture; however, the lack of genomic resources has limited comprehensive investigations into its resistance mechanisms. Here, we report a chromosome-level genome assembly of triploid C. rotundus (875.13 Mb across 165 chromosomes), which exhibits high synteny among haplotypes. Comparative analysis of six populations revealed that only a population from Changde, Hunan, China (designated R-HN) displayed dual resistance to glyphosate and glufosinate. In this population, high expression of the target-site resistance gene glutamine synthetase 2 (GS2) contributes to glufosinate resistance, whereas glyphosate resistance is predominantly mediated by non-target-site resistance (NTSR) mechanisms. By integrating transcriptomic profiling with yeast-based functional validation, we identified two NTSR genes, CrABCG15 and CrCASPL2C2, that confer glyphosate resistance. Collectively, this study provides a high-quality genomic resource for C. rotundus and advances our understanding of its genomic evolution and herbicide resistance mechanisms.| 저자 | Wu, L.; Luo, Z.; Lu, Y.; Li, J.; Liu, M.; Cai, H.; Zhao, S.; Huang, J.; Yi, L.; He, S.; Bai, L.; Pan, L. |
|---|---|
| 저널 | Plant communications |
| 권·호·쪽 | 7(2), 101624 |
| PMID | 41305888 |
| DOI | 10.1101/2024.12.13.628355 |
| MeSH | Herbicide Resistance; Cyperus; Herbicides; Triploidy; Genome, Plant; Glyphosate; Alleles; Glycine; Chromosomes, Plant |