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Molecular responses reveal that two glutathione S-transferase CsGSTU8s contribute to detoxification of glyphosate in tea plants (Camellia sinensis).
Int J Biol Macromol · 2024 · 277:134304 · PMID 39084443 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 발암성 > 산화스트레스·기전 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
차나무(Camellia sinensis)는 중요한 경제 작물이며, 특히 글리포세이트와 같은 다양한 제초제에 자주 노출된다. 그러나 차나무에서 글리포세이트 스트레스에 대한 분자 반응 및 조절 기전은 여전히 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 전사체 데이터셋을 보고하고 글리포세이트 노출 하에서 발현 변화가 큰 유전자(DEGs)들을 다수 확인하였다. 다음으로, 현저하게 상향 조절된 두 개의 글루타티온 S-전달효소 유전자(CsGSTU8-1 및 CsGSTU8-2)를 후보 유전자로 선별하였다. 조직 특이적 발현 양상을 분석한 결과, CsGSTU8-1과 CsGSTU8-2 모두 뿌리에서 매우 높은 발현 수준을 보였으며, 세포소기관 국소화에 기반하여 주로 핵과 원형질막에 위치하는 것으로 나타났다. 두 유전자 모두 가뭄, 저온, 염분, 병원체 감염 및 SA 처리 등 다양한 스트레스 요인 하에서 다른 시점에서 현저하게 상향 조절되었다. 효소 활성 분석 결과, CsGSTU8-1은 글루타티온을 2,4-다이니트로클로로벤젠(CDNB)과 접합시키는 반응을 촉매하는 것으로 나타났다. 효모를 이용한 기능 분석을 통해 두 유전자가 글리포세이트 해독에 크게 기여함을 확인하였으며, CsGSTU8-1이 CsGSTU8-2보다 해독에 더 강한 역할을 하는 것으로 나타났다. 종합적으로 볼 때, 이러한 발견들은 차나무의 글리포세이트에 대한 분자 반응과 글리포세이트 해독에서 CsGSTU8s의 기능을 이해하는 데 통찰력을 제공하며, 이는 차 품종의 제초제 저항성 개선을 위한 유망한 유전적 자원으로 활용될 수 있다.
ORIGINAL ABSTRACT
Tea plant (Camellia sinensis) is an important economical crop that frequently suffers from various herbicides, especially glyphosate. However, the molecular responses and regulatory mechanisms of glyphosate stress in tea plants remain poorly understood. Here, we reported a transcriptome dataset and identified large number of differentially expressed genes (DEGs) under glyphosate exposure. Next, two glutathione S-transferase genes (CsGSTU8-1 and CsGSTU8-2) that upregulated significantly were screened as candidate genes. Tissue-specific expression patterns showed that both CsGSTU8-1 and CsGSTU8-2 had extremely high expression levels in the roots and were predominantly localized in the nucleus and plasma membrane based on subcellular localization. Both were significantly upregulated at different time points under various stressors, including drought, cold, salt, pathogen infections, and SA treatments. An enzymatic activity assay showed that CsGSTU8-1 catalyzes the conjugation of glutathione with 2,4-dinitrochlorobenzene (CDNB). Functional analysis in yeast verified that the two genes significantly contributed to the detoxification of glyphosate, and CsGSTU8-1 had a stronger role in detoxification than CsGSTU8-2. Taken together, these findings provide insights into the molecular responses of tea plants to glyphosate and the functions of CsGSTU8s in glyphosate detoxification, which can be used as a promising genetic resource for improving herbicide resistance in tea cultivars.
저자Mi, H.; Zhou, Q.; Li, G.; Tao, Y.; Wang, A.; Wang, P.; Yang, T.; Zhu, J.; Li, Y.; Wei, C.; Liu, S.
저널International journal of biological macromolecules
권·호·쪽277(Pt 2), 134304
PMID39084443
DOI10.1016/j.ijbiomac.2024.134304
MeSHGlycine; Glyphosate; Camellia sinensis; Glutathione Transferase; Gene Expression Regulation, Plant; Plant Proteins; Stress, Physiological; Inactivation, Metabolic; Transcriptome; Herbicides; Gene Expression Profiling
APA 7판
Mi, H., Zhou, Q., Li, G., Tao, Y., Wang, A., Wang, P., Yang, T., Zhu, J., Li, Y., Wei, C., & Liu, S. (2024). Molecular responses reveal that two glutathione S-transferase CsGSTU8s contribute to detoxification of glyphosate in tea plants (Camellia sinensis). Int J Biol Macromol, 277(Pt 2), 134304. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134304
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