Concerted action of target-site mutations and high EPSPS activity in glyphosate-resistant junglerice (Echinochloa colona) from California.
Pest Manag Sci · 2015 · 71:996-1007 · PMID 25115401 · 등급8 기타 원저 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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배경: *Echinochloa colona*는 캘리포니아의 논작물 및 과수원에 영향을 미치는 일년생 잡초이다. 가장 널리 사용되는 비선택성 제초제인 글리포세이트에 대한 내성을 부여하는 EPSPS 유전자 돌연변이를 가진 *E. colona* 개체군이 최근 캘리포니아 북부 사크라멘토 계곡에서 확인되었다. 이 연구에서는 글리포세이트 내성이 의심되는(GR) 개체군과 한 민감성(S) 개체군으로부터 채집된 식물들을 이용하여, 글리포세이트 저항성과 관련된 가능한 메커니즘을 연구하기 위해 세 개의 GR 자가수분 계통과 하나의 S 자가수분 계통을 생성하였다. 결과: 식물의 50%를 사멸시키는 데 필요한 글리포세이트 양($\text{LD}_{50}$)을 기준으로, GR 계통은 S 식물보다 4~9배 더 내성이 있었으며 글리포세이트 처리 후 시키미산 축적량이 적었다. GR 및 S 계통 간에 글리포세이트 흡수, 이동 또는 대사에는 차이가 없었다. 두 개의 GR 계통에서는 각각 Pro106Thr 및 Pro106Ser 치환에 해당하는 다른 표적 부위 돌연변이가 발견되었으며, 이 돌연변이들은 서로 다른 상동 유래 EPSPS 유전자에서 발견되었다. 세 번째 GR 계통에서는 돌연변이가 발견되지 않았으나, S 식물보다 1.4배 높은 기저 EPSPS 활성과 5배 더 높은 $\text{LD}_{50}$을 나타냈다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR) 결과, GR 계통은 S 식물과 유사하거나 낮은 EPSPS 발현 수준을 보였다. 결론: 서로 다른 글리포세이트 내성 메커니즘을 가진 개체들이 동일한 개체군 내에 공존할 수 있음이 입증되었다. 또한, 다른 개체군 출신의 개체들은 서로 다른 내성 메커니즘을 가질 수 있으며, 단일 *E. colona* 식물 내에서 여러 메커니즘이 협력적으로 작용할 수 있다. 그러나 다른 식물 요인이나 내성 메커니즘이 글리포세이트에 대한 EPSPS 발현 민감도를 조절하는 것으로 보인다.ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: Echinochloa colona is an annual weed affecting field crops and orchards in California. An E. colona population carrying a mutation in the EPSPS gene endowing resistance to glyphosate, the most widely used non-selective herbicide, was recently identified in the Northern Sacramento Valley of California. Plants from this population, from a suspected glyphosate-resistant (GR) population, and from one susceptible (S) population collected in the Northern Sacramento Valley of California, were used to generate three GR and one S selfed lines to study possible mechanisms involved in glyphosate resistance. RESULTS: Based on the amount of glyphosate required to kill 50% of the plants (LD50 ), GR lines were 4-9-fold more resistant than S plants and accumulated less shikimate after glyphosate treatment. GR and S lines did not differ in glyphosate absorption, translocation or metabolism. A different target-site mutation was found in each of two of the GR lines corresponding to Pro106Thr and Pro106Ser substitutions; the mutations were found in different homoeologous EPSPS genes. No mutation was found in the third GR line, which exhibited 1.4-fold higher basal EPSPS activity and a fivefold greater LD50 than S plants. Quantitative RT-PCR revealed that GR lines had similar or lower EPSPS expression than S plants. CONCLUSION: It is demonstrated that individuals with different glyphosate resistance mechanisms can coexist in the same population, individuals from different populations may carry different resistance mechanisms and different mechanisms can act in concert within single E. colona plants. However, other plant factors or resistance mechanisms appear to modulate plant expression of EPSPS sensitivity to glyphosate.| 저자 | Alarcón-Reverte, R.; García, A.; Watson, S. B.; Abdallah, I.; Sabaté, S.; Hernández, M. J.; Dayan, F. E.; Fischer, A. J. |
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| 저널 | Pest management science |
| 권·호·쪽 | 71(7), 996-1007 |
| PMID | 25115401 |
| DOI | 10.1002/ps.3878 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; California; Echinochloa; Genetic Variation; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Mutation; Plant Weeds; Glyphosate |