A Novel Naturally Occurring Class I 5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase from Janibacter sp. Confers High Glyphosate Tolerance to Rice.
Sci Rep · 2016 · 6:19104 · PMID 26754957 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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글리포세이트는 전 세계 농업에서 광범위하게 사용되는 광역 제초제이므로, 높은 수준의 글리포세이트 내성을 가진 새로운 aroA 유전자를 확인하는 것은 형질전환된 글리포세이트 내성 작물의 개발 및 육종에 필수적이다. 본 연구에서는 해양 퇴적물에서 분리된 Janibacter sp. 균주로부터 aroA 유전자 하나를 클로닝하였다(aroAJ. sp로 명명). 정제된 aroAJ. sp 효소는 PEP에 대해 Km 값이 30 μM, S3P에 대해 83 μM이었으며, 글리포세이트에 대한 Ki 값은 *E. coli*의 aroAE보다 현저히 높은 373 μM이었다. AroAJ. sp는 글리포세이트 내성을 갖는 새로운 천연 발생형 Class I aroA 효소로 특성화되었다. 나아가, aroAJ. sp가 japonica 및 indica 품종 모두에서 효과적인 선택 마커로 사용될 수 있음을 보여주었다. 형질전환된 벼 계통을 제초제 생물학적 분석으로 테스트한 결과, 권장 농업 적용 수준의 네 배에 해당하는 3360 g/ha의 글리포세이트까지 내성이 있음을 확인하였다. 본 연구진이 아는 한, 이는 형질전환된 글리포세이트 내성 작물을 연구하고 개발하는 데 효율적으로 활용될 수 있으며 보다 경제적이고 단순화된 잡초 방제 시스템을 촉진할 수 있는 천연 발생형 새로운 Class I aroA 유전자에 대한 최초의 보고이다.ORIGINAL ABSTRACT
As glyphosate is a broad spectrum herbicide extensively used in agriculture worldwide, identification of new aroA genes with high level of glyphosate tolerance is essential for the development and breeding of transgenic glyphosate-tolerant crops. In this study, an aroA gene was cloned from a Janibacter sp. strain isolated from marine sediment (designated as aroAJ. sp). The purified aroAJ. sp enzyme has a Km value of 30 μM for PEP and 83 μM for S3P, and a significantly higher Ki value for glyphosate (373 μM) than aroAE. coli. AroAJ. sp is characterized as a novel and naturally occurring class I aroA enzyme with glyphosate tolerance. Furthermore, we show that aroAJ. sp can be used as an effective selectable marker in both japonica and indica rice cultivar. Transgenic rice lines were tested by herbicide bioassay and it was confirmed that they could tolerate up to 3360 g/ha glyphosate, a dosage four-fold that of the recommended agricultural application level. To our knowledge, it is the first report of a naturally occurring novel class I aroA gene which can be efficiently utilized to study and develop transgenic glyphosate-tolerant crops, and can facilitate a more economical and simplified weed control system.| 저자 | Yi, S. Y.; Cui, Y.; Zhao, Y.; Liu, Z. D.; Lin, Y. J.; Zhou, F. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 6, 19104 |
| PMID | 26754957 |
| DOI | 10.1038/srep19104 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Actinobacteria; Adaptation, Physiological; Agriculture; Amino Acid Sequence; Base Sequence; Escherichia coli; Genes, Bacterial; Genetic Markers; Glycine; Homozygote; Kinetics; Molecular Sequence Data; Oryza; Plants, Genetically Modified; Polymerase Chain Reaction; Sequence Alignment; Transformation, Genetic; Glyphosate |