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Overexpression of D-amino acid oxidase from Bradyrhizobium japonicum, enhances resistance to glyphosate in Arabidopsis thaliana.
Plant Cell Rep · 2015 · 34:2043-51 · PMID 26350405 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
대장균(Escherichia coli)과 아라비돕시스(Arabidopsis)의 글리포세이트 내성은 D-아미노산 산화효소 발현에 기인하였다. 형질전환된 글리포세이트 저항성 작물은 전 세계적으로 형질전환 작물 재배 면적에서 높은 비율을 차지하고 있다. D-아미노산 산화효소(DAAO)는 카르복실 측의 탄소-질소 결합을 산화적으로 절단하여 글리포세이트를 대사시키며, 이 과정에서 식물에 글리포세이트보다 독성이 낮은 아미노메틸 포스폰산과 글리옥실산을 생성한다. 현재까지 DAAO를 이용하여 식물의 글리포세이트 저항성을 향상시킨 보고는 부족하다. 본 논문에서는 브라디리조비움 자포니쿰(Bradyrhizobium japonicum)으로부터의 연속적인 중합효소 연쇄 반응을 통해 얻은 DAAO 유전자의 합성 및 식물 발현을 위한 코돈 사용 최적화를 보고하였다. DAAO 유전자의 글리포세이트 저항성을 확인하기 위해 야생형 DAAO 유전자를 포함하는 재조합 플라스미드 pYPX251 (GenBank Accession No: AY178046)을 DH5$\alpha$에 형질전환하였다. 양성 형질전환체는 200 mM 글리포세이트를 함유한 고체 및 액체 M9 배지 모두에서 잘 자랐다. 최적화된 DAAO 유전자를 아라비돕시스에 형질전환하였고, 10 mM 글리포세이트 처리 9일 후 4주령 야생형 식물은 모두 사망하였으나, 대조적으로 형질전환 식물은 정상적으로 생육하였다. 프롤린 함량과 과산화효소 활성은 글리포세이트가 프롤린 축적을 유도하고 반응성 산소종을 생성할 수 있음을 보여주었다.
ORIGINAL ABSTRACT
The glyphosate resistance in Escherichia coli and Arabidopsis was due to D-amino acid oxidase expression. Transgenic glyphosate-resistant crops have a high percentage in the total area devoted to transgenic crops worldwide. D-amino acid oxidase (DAAO) can metabolize glyphosate by oxidative cleavage of the carbon-nitrogen bond on the carboxyl side and yield aminomethyl phosphonic acid and glyoxylate, which are less toxic to plants than glyphosate. To date, reports on the use of DAAO to enhance glyphosate resistance in plants are lacking. In this paper, we report synthesis, and codon usage optimization for plant expression, of the DAAO gene by successive polymerase chain reaction from Bradyrhizobium japonicum. To confirm the glyphosate resistance of the DAAO gene, the recombinant plasmid pYPX251 (GenBank Accession No: AY178046) harboring the wild-type DAAO gene was transformed into DH5α. The positive transformants grew well both on solid and in liquid M9 medium containing 200 mM glyphosate. The optimized DAAO gene was transformed into Arabidopsis and 9 days after application of 10 mM glyphosate, the 4-week-old wild-type plants all died; by contrast, transgenic plants could grow normally. The proline content and peroxidase activity showed that glyphosate could induce proline accumulation and produce reactive oxygen species.
저자Han, H.; Zhu, B.; Fu, X.; You, S.; Wang, B.; Li, Z.; Zhao, W.; Peng, R.; Yao, Q.
저널Plant cell reports
권·호·쪽34(12), 2043-51
PMID26350405
DOI10.1007/s00299-015-1850-5
MeSHArabidopsis; Bradyrhizobium; Codon; D-Amino-Acid Oxidase; Escherichia coli; Gene Expression; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Plants, Genetically Modified; Proline; Seedlings; Glyphosate
APA 7판
Han, H., Zhu, B., Fu, X., You, S., Wang, B., Li, Z., Zhao, W., Peng, R., & Yao, Q. (2015). Overexpression of D-amino acid oxidase from Bradyrhizobium japonicum, enhances resistance to glyphosate in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Rep, 34(12), 2043-51. https://doi.org/10.1007/s00299-015-1850-5
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