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Extrachromosomal DNA-mediated glyphosate resistance in Italian ryegrass.
Pest Manag Sci · 2023 · 79:4290-4294 · PMID 37345512 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 수생생물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
배경: 미국 아칸소주의 이탈리아 라이그라스 개체군이 5-엔올피루빌시키메이트-3-인산 합성효소(EPSPS) 유전자 증폭으로 인해 글리포세이트 내성을 발달시켰다. 본 연구에서는 EPSPS 유전자가 약 70개 복제된 이 개체군의 식물을 사용하여, 이탈리아 라이그라스에서 글리포세이트 내성을 부여하는 EPSPS 유전자 증폭의 가능한 메커니즘을 규명하기 위해 물리적 매핑을 수행하였다. 결과: 약 70개의 EPSPS 복제본을 가진 글리포세이트 내성(GR) 이탈리아 라이그라스 식물에 대한 형광 제자리 혼성화(FISH) 분석은 대부분의 중기 염색체에서 EPSPS 혼성화 신호가 무작위로 나타남을 보여주었다. 하나의 EPSPS 복제본을 가진 글리포세이트 감수성(GS) 이탈리아 라이그라스 식물은 단일하고 뚜렷한 EPSPS 혼성화 신호를 보였으며, 이는 5S rDNA 자리와 공국소화되었고 염색체 바깥쪽에 몇 개의 추가적인 신호가 관찰되었다. EPSPS 유전자를 프로브로 사용한 분자 DNA 블롯을 이용한 펄스장 겔 전기영동(PFGE)은 GR DNA 샘플에서 약 400 kb 영역 주변의 뚜렷한 EPSPS 혼성화 신호를 확인하였으나, GS DNA 샘플에서는 그렇지 않았다. 결론: 본 연구는 이탈리아 라이그라스에서 세포외 염색체 DNA 매개 글리포세이트 내성을 보고하였다. FISH를 이용한 이탈리아 라이그라스의 증폭된 EPSPS 유전자 복제본의 물리적 매핑은 증폭된 EPSPS 유전자가 세포외 DNA 요소에 존재할 수 있다는 단서를 제공한다. PFGE 후 DNA 블로팅을 통한 추가 분석 결과, EPSPS를 포함하는 세포외 DNA는 크기가 약 400 kb로 아마란투스 팔메리(Amaranthus palmeri)의 eccDNA 복제체와 유사한 크기임을 밝혀냈다.
ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: An Italian ryegrass population from Arkansas, USA developed glyphosate resistance due to 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene amplification. The plants in this population with approximately 70 EPSPS copies were used in the present study for the physical mapping of amplified copies of EPSPS gene to determine the possible mechanism of EPSPS gene amplification conferring glyphosate resistance in Italian ryegrass. RESULT: Fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis of glyphosate resistant (GR) Italian ryegrass plants with approximately 70 EPSPS copies displayed EPSPS hybridization signals randomly on most of the metaphase chromosomes. Glyphosate susceptible (GS) Italian ryegrass plants with one EPSPS copy displayed single prominent EPSPS hybridization signal, which was co-localized with 5S rDNA locus along with few additional signals on the outside of chromosomes. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) followed by DNA blot using EPSPS gene as a probe identified a prominent EPSPS hybridization around the 400 kb region in GR DNA samples, but not in GS DNA samples. CONCLUSION: We report the extrachromosomal DNA-mediated glyphosate resistance in Italian ryegrass. Physical mapping of amplified copies of EPSPS gene in Italian ryegrass by FISH gives us a clue that the amplified copies of EPSPS gene may be present in the extrachromosomal DNA elements. Further analysis by PFGE followed by DNA blotting revealed that the extrachromosomal DNA containing EPSPS is approximately 400 kb similar in size with that of eccDNA replicon in Amaranthus palmeri. © 2023 Society of Chemical Industry.
저자Koo, D. H.; Ju, Y.; Putta, K.; Sathishraj, R.; Roma-Burgos, N.; Jugulam, M.; Friebe, B.; Gill, B. S.
저널Pest management science
권·호·쪽79(11), 4290-4294
PMID37345512
DOI10.1002/ps.7626
MeSHGlyphosate; Lolium; Glycine; Herbicide Resistance; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Herbicides; In Situ Hybridization, Fluorescence; DNA, Plant; Gene Amplification; Plant Proteins; Italy
APA 7판
Koo, D. H., Ju, Y., Putta, K., Sathishraj, R., Roma-Burgos, N., Jugulam, M., Friebe, B., & Gill, B. S. (2023). Extrachromosomal DNA-mediated glyphosate resistance in Italian ryegrass. Pest Manag Sci, 79(11), 4290-4294. https://doi.org/10.1002/ps.7626
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