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Development of non-transgenic glyphosate tolerant wheat by TILLING.
PLoS One · 2021 · 16:e0245802 · PMID 34525118 · 등급6 세포·모델 모델링연구 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트(N-phosphonomethyl-glycine)는 세계적으로 가장 널리 사용되는 광범위성, 발아 후 제초제이다. 이는 식물 및 미생물 특이적 시키미산 경로의 구성 요소이자 방향족 아미노산 생성의 주요 촉매인 엽록체 표적 효소 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(EPSPS; EC 2.5.1.19)를 저해한다. 활성 부위의 특정 아미노산 변형으로 인해 글리포세이트에 의해 저해되지 않는 EPSPS의 변이체들이 알려져 있다. 이러한 변이체 중 일부는 지속적이고 많은 양의 글리포세이트 사용으로 인한 강한 선택압 때문에 글리포세이트 내성을 발달시킨 잡초 종에서 확인되었다. 본 연구에서는 비형질전환성, 표적 선별 기반 역유전학 돌연변이 육종 기술인 TILLING(Targeting Induced Local Lesions in Genomes)과 전통적인 유전자 교배를 사용하여, 두 번의 돌연변이 유발을 통해 밀 EPSPS 유전자의 A 및 D 하위 게놈 상동 염색체 모두에 T102I와 P106S 변이를 모두 가진 밀 계통들을 확인하고 결합시켰다. T102I와 P106S 변이의 결합 효과는 여러 종에서 이전 연구를 통해 제초제 결합을 최소화하면서 촉매 부위가 고유 기질에 대한 친화도를 유지하는 것으로 알려져 있다. 이러한 새로운 밀 계통들은 상업적으로 관련 있는 수준의 글리포세이트에 상당한 내성을 나타낸다.
ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate (N-phosphonomethyl-glycine) is the world's most widely used broad spectrum, post-emergence herbicide. It inhibits the chloroplast-targeted enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS; EC 2.5.1.19), a component of the plant and microorganism-specific shikimate pathway and a key catalyst in the production of aromatic amino acids. Variants of EPSPS that are not inhibited by glyphosate due to particular amino acid alterations in the active site of the enzyme are known. Some of these variants have been identified in weed species that have developed resistance to glyphosate because of the strong selective pressure of continuous, heavy glyphosate use. We have used TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes), a non-transgenic, target-selected, reverse genetics, mutation breeding technique, and conventional genetic crosses, to identify and combine, through two rounds of mutagenesis, wheat lines having both T102I and P106S (so-called TIPS enzyme) mutations in both the A and the D sub-genome homoeologous copies of the wheat EPSPS gene. The combined effects of the T102I and P106S mutations are known from previous work in multiple species to minimize the binding of the herbicide while maintaining the affinity of the catalytic site for its native substrates. These novel wheat lines exhibit substantial tolerance to commercially relevant levels of glyphosate.
저자Moehs, C. P.; Austill, W. J.; Facciotti, D.; Holm, A.; Loeffler, D.; Lu, Z.; Mullenberg, J. C.; Slade, A. J.; Steine, M. N.; van Boxtel, J.; McGuire, C.
저널PloS one
권·호·쪽16(9), e0245802
PMID34525118
DOI10.1038/d41586-018-05814-6
MeSHGlyphosate; Glycine; Triticum; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Herbicides; Herbicide Resistance; Mutation; Plant Proteins
APA 7판
Moehs, C. P., Austill, W. J., Facciotti, D., Holm, A., Loeffler, D., Lu, Z., Mullenberg, J. C., Slade, A. J., Steine, M. N., van Boxtel, J., & McGuire, C. (2021). Development of non-transgenic glyphosate tolerant wheat by TILLING. PLoS One, 16(9), e0245802. https://doi.org/10.1038/d41586-018-05814-6
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