Effect of EPSPS gene copy number and glyphosate selection on fitness of glyphosate-resistant Bassia scoparia in the field.
Sci Rep · 2021 · 11:16083 · PMID 34373526 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로
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미국 대평원 지역에서 광범위하게 진화한 글리포세이트내성(GR) 바시아스코파리아(*Bassia scoparia*)는 GR 사탕무의 장기적 지속가능성에 심각한 위협이 되고 있다. *B. scoparia*의 글리포세이트 내성은 EPSPS(5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate) 유전자 복제 수 증가에 기인한다. 단일 GR *B. scoparia* 개체군 내 개인들 간의 EPSPS 유전자 복제 수 변이는 글리포세이트 선택압에 대한 차등적 반응을 나타냈다. GR 사탕무에서 글리포세이트를 지속적으로 사용할 경우, 다양한 EPSPS 유전자 복제 수를 가진 GR *B. scoparia* 개체의 적합도에 미치는 증가하는 글리포세이트 사용량(단일 또는 순차 적용)의 영향을 현장 조건에서 테스트하였다. EPSPS 유전자 복제 수 변이와 총 글리포세이트 사용량(단일 또는 순차 적용)은 종자 생산을 제외하고는 GR *B. scoparia*의 어떠한 생식 형질에도 영향을 미치지 않았다. 총 사용량이 2214 g ae ha⁻¹ 이상인 글리포세이트의 순차적 적용은 2-4개(낮은 수준의 내성) 및 5-6개(중간 수준의 내성) EPSPS 유전자 복제 수를 가진 *B. scoparia* 식물의 종자 생산을 방지하였다. 적절한 시기에 권장되는 최대 용량으로 글리포세이트를 순차적으로 적용하는 것은 낮은 수준에서 중간 수준의 내성을 가진 GR *B. scoparia*의 진화를 늦출 잠재력이 있으나, 생화학적 특성이 높은 개체(≥ 8 EPSPS 유전자 복제 수)는 사탕무 밭에서 개화 전에 기계적으로 제거할 필요가 있다. 본 연구는 GR 사탕무 내 *B. scoparia*의 글리포세이트 노출을 줄이기 위해 생태학적 기반의 다중 전술 전략 채택의 필요성을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
The widespread evolution of glyphosate-resistant (GR) Bassia scoparia in the U.S. Great Plains poses a serious threat to the long-term sustainability of GR sugar beet. Glyphosate resistance in B. scoparia is due to an increase in the EPSPS (5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate) gene copy number. The variation in EPSPS gene copies among individuals from within a single GR B. scoparia population indicated a differential response to glyphosate selection. With the continued use of glyphosate in GR sugar beet, the effect of increasing glyphosate rates (applied as single or sequential applications) on the fitness of GR B. scoparia individuals with variable EPSPS gene copies was tested under field conditions. The variation in EPSPS gene copy number and total glyphosate rate (single or sequential applications) did not influence any of the reproductive traits of GR B. scoparia, except seed production. Sequential applications of glyphosate with a total rate of 2214 g ae ha-1 or higher prevented seed production in B. scoparia plants with 2-4 (low levels of resistance) and 5-6 (moderate levels of resistance) EPSPS gene copies. Timely sequential applications of glyphosate (full recommended rates) can potentially slow down the evolution of GR B. scoparia with low to moderate levels of resistance (2-6 EPSPS gene copies), but any survivors (highly-resistant individuals with ≥ 8 EPSPS gene copies) need to be mechanically removed before flowering from GR sugar beet fields. This research warrants the need to adopt ecologically based, multi-tactic strategies to reduce exposure of B. scoparia to glyphosate in GR sugar beet.| 저자 | Lim, C. A.; Jha, P.; Kumar, V.; Dyer, A. T. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 11(1), 16083 |
| PMID | 34373526 |
| DOI | 10.1614/WT-06-161.1 |
| MeSH | Bassia scoparia; Flowers; Gene Dosage; Glycine; Herbicide Resistance; Shikimic Acid; Glyphosate |