Transgenic tobacco simultaneously overexpressing glyphosate N-acetyltransferase and 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase are more resistant to glyphosate than those containing one gene.
Transgenic Res · 2015 · 24:753-63 · PMID 25822532 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물 · 직업
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5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS)와 글리포세이트 N-아세틸전달효소(GAT)는 시키미산 경로 억제를 완화함으로써 글리포세이트를 해독할 수 있다. 본 연구에서는 두 유전자 모두의 과발현이 형질전환 식물에 더 높은 글리포세이트 저항성을 부여하는지 평가하기 위해 각각 AM79 aroA, GAT 및 이 두 유전자를 과발현하는 형질전환 담배 식물을 얻었다. GAT 또는 AM79 aroA를 보유한 형질전환 식물은 우수한 글리포세이트 저항성을 보였다. 예상대로, GAT와 AM79 aroA를 모두 포함하는 잡종 식물은 단일 유전자만 과발현시킨 형질전환 식물보다 향상된 글리포세이트 저항성을 나타냈다. 고농도의 글리포세이트가 포함된 배지에서 자랐을 때, 단일 유전자를 가진 묘는 심하게 억제되었으나 두 유전자를 발현하는 식물은 덜 영향을 받았다. 온실에서 글리포세이트로 살포된 형질전환 식물의 경우, 두 유전자를 포함한 식물에서 더 적은 손상이 관찰되었다. 대사체학 분석 결과, 두 유전자를 포함하는 형질전환 식물은 글리포세이트 처리 후 단일 유전자를 가진 식물보다 대사 균형을 더 잘 유지할 수 있었다. 글리포세이트 처리는 두 유전자를 과발현하는 형질전환 식물의 담배 잎 시키미산 함량을 크게 증가시키지 않았으나, 단일 유전자만 포함하는 형질전환 식물에서는 시키미산 함량의 유의미한 증가가 관찰되었다. 이러한 결과는 형질전환 식물에 aroA와 GAT를 모두 쌓는 것이 글리포세이트 저항성을 향상시킬 수 있음을 입증하였으며, 이 전략은 형질전환 글리포세이트 저항성 작물의 개발에 사용될 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) and glyphosate N-acetyltransferase (GAT) can detoxify glyphosate by alleviating the suppression of shikimate pathway. In this study, we obtained transgenic tobacco plants overexpressing AM79 aroA, GAT, and both of them, respectively, to evaluate whether overexpression of both genes could confer transgenic plants with higher glyphosate resistance. The transgenic plants harboring GAT or AM79 aroA, respectively, showed good glyphosate resistance. As expected, the hybrid plants containing both GAT and AM79 aroA exhibited improved glyphosate resistance than the transgenic plants overexpressing only a single gene. When grown on media with high concentration of glyphosate, seedlings containing a single gene were severely inhibited, whereas plants expressing both genes were affected less. When transgenic plants grown in the greenhouse were sprayed with glyphosate, less damage was observed for the plants containing both genes. Metabolomics analysis showed that transgenic plants containing two genes could maintain the metabolism balance better than those containing one gene after glyphosate treatment. Glyphosate treatment did not lead to a huge increase of shikimate contents of tobacco leaves in transgenic plants overexpressing two genes, whereas significant increase of shikimate contents in transgenic plants containing only a single gene was observed. These results demonstrated that pyramiding both aroA and GAT in transgenic plants can enhance glyphosate resistance, and this strategy can be used for the development of transgenic glyphosate-resistant crops.| 저자 | Liu, Y.; Cao, G.; Chen, R.; Zhang, S.; Ren, Y.; Lu, W.; Wang, J.; Wang, G. |
|---|---|
| 저널 | Transgenic research |
| 권·호·쪽 | 24(4), 753-63 |
| PMID | 25822532 |
| DOI | 10.1007/s11248-015-9874-8 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Acetyltransferases; Drug Resistance; Glycine; Herbicides; Plant Leaves; Plants, Genetically Modified; Polymerase Chain Reaction; Nicotiana; Glyphosate |