Reliable and rapid identification of glyphosate-resistance in the invasive weed Amaranthus palmeri in China.
Pest Manag Sci · 2022 · 78:2173-2182 · PMID 35191163 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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배경: 아마란투스 팔메리(Amaranthus palmeri S. Watson)를 포함한 글리포세이트 내성 침입 식물들은 새로운 침입종 관리에 큰 어려움을 제기하고 있다. 이들의 글리포세이트 내성 수준을 신속하고 정확하게 규명하는 것은 관리 전략 수립에 더 나은 정보를 제공할 것이다. 정량적 실시간 PCR(qPCR)은 글리포세이트에 의해 억제되는 효소인 5-엔올피루빌시키메이트-3-인산 합성효소(EPSPS)의 유전자 복사본 수를 검출하여 A. palmeri의 글리포세이트 내성을 확인하는 데 사용되어 왔다. 그러나 qPCR은 보정 샘플이 필요하기 때문에 복사본 수를 간접적으로만 결정할 수 있으며, 표준화가 부족하여 유용성이 제한적이다. 드롭릿 디지털 PCR(ddPCR)은 복사본 수를 직접적이고 정밀하게 검출하는 새로운 방법이다. 본 연구에서는 qPCR 및 글리포세이트 용량 반응(GDR) 분석을 참조 기술로 사용하여 ddPCR이 글리포세이트 내성 수준을 결정하는 도구로서의 성능과 효율성을 평가하였다. 결과: GDR 분석을 이용하여 A. palmeri의 7개 감수성 집단과 7개 내성 집단을 확인하였다. qPCR 및 ddPCR로 검출된 내성 수준은 전반적으로 GDR 결과와 일치하였다. 비록 qPCR과 ddPCR로 얻은 값이 높은 상관관계($R^2 = 0.94$)를 보였으나, ddPCR 결과는 qPCR 결과보다 이상적이지 않은 값의 비율이 낮았고(36%), 정확도(100%) 및 특이도(100%)가 더 우수하였다. 결론: 본 연구 결과는 ddPCR이 EPSPS 유전자 복사본 수 검출에서 향상된 정확도와 특이도를 제공하며, A. palmeri의 글리포세이트 내성 식별을 위한 강력하고 신속한 방법임을 보여준다. 본 연구는 ddPCR 분석을 통해 A. palmeri의 글리포세이트 내성을 측정한 최초의 사례이며, 다른 침입 잡초에서 제초제 내성을 확인하는 데 있어 ddPCR의 향후 응용 분야에 통찰력을 제공할 것이다. © 2022 Society of Chemical Industry.ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: Glyphosate-resistant invasive plants, including Amaranthus palmeri S. Watson, have greatly challenged management of new invasions. Elucidating their glyphosate resistance levels rapidly and accurately will better inform management strategies. Quantitative real-time PCR (qPCR) has been used to identify glyphosate resistance in A. palmeri by detecting gene copy numbers of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), an enzyme inhibited by glyphosate. However, qPCR can only indirectly determine copy numbers because it requires a calibrator sample; it also lacks standardization, thus limiting its usefulness. Droplet digital PCR (ddPCR) is a new method to detect copy number directly and precisely. We evaluated ddPCR as a tool to determine glyphosate-resistance level while using qPCR and glyphosate dose response (GDR) assays as reference technologies to compare performance and efficiency between methods. RESULTS: We identified seven susceptible and seven resistant populations of A. palmeri using the GDR assay. Resistant levels detected by qPCR and ddPCR were generally consistent with the GDR results. Although detected values obtained by qPCR and ddPCR were highly correlated (R2 = 0.94), ddPCR results had a lower proportion of non-ideal values (36%) with better accuracy (100%) and specificity (100%) than those of qPCR results. CONCLUSIONS: Our findings demonstrate that ddPCR offers improved accuracy and specificity in detecting EPSPS gene copy numbers and is a robust and rapid method for glyphosate-resistance identification in A. palmeri. Our research is the first to measure glyphosate resistance in A. palmeri by ddPCR assay and will shed light on future applications of ddPCR in identifying herbicide resistance in other invasive weeds. © 2022 Society of Chemical Industry.| 저자 | Cao, J.; Wu, Q.; Wan, F.; Guo, J.; Wang, R. |
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| 저널 | Pest management science |
| 권·호·쪽 | 78(6), 2173-2182 |
| PMID | 35191163 |
| DOI | 10.1002/ps.6843 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Amaranthus; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Plant Weeds; Glyphosate |