Bacterial glyphosate resistance conferred by overexpression of an E. coli membrane efflux transporter.
J Ind Microbiol Biotechnol · 2012 · 39:641-7 · PMID 22089966 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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글리포세이트계 제초제 내성 작물은 1994년에 상업적으로 도입되었으며, 현재 형질전환 작물 재배 면적의 약 85%를 차지한다. 상업용 글리포세이트 내성 작물의 제초제 내성은 표적 효소 부위에서 글리포세이트에 대한 결합 친화도가 현저히 감소된 박테리아 5-엔올피루빌시키메이트-3-인산 합성효소의 변이형 발현 때문이다. 광범위하고 반복적인 글리포세이트 사용, 종종 잡초 관리를 위한 유일한 제초제로 사용됨에 따라, 많은 수의 잡초 종들이 글리포세이트 내성을 진화시켰다. 잡초 내성은 가장 흔하게 제초제 이동 패턴의 변화에 기인하며, 이는 식물 내 아직 규명되지 않은 막 수송체(membrane transporter)의 활성에 의한 것으로 추정된다. 글리포세이트 내성 메커니즘에 대한 통찰을 제공하고 잠재적인 글리포세이트 수송체를 확인하기 위해, 우리는 대장균(Escherichia coli) 게놈 DNA를 스크리닝하여 대체 글리포세이트 내성 유전원을 탐색하였다. 우리의 검색은 단일한 비표적 유전자(non-target gene)를 식별하였으며, 이 유전자는 E. coli와 녹농균(Pseudomonas)에서 과발현될 때 높은 수준의 글리포세이트 내성을 부여한다. 이 유전자인 yhhS는 약물 유출에 관여하는 주요 촉진자 계열(major facilitator superfamily)의 예측된 막 수송체를 암호화한다. 본 연구에서는 E. coli에서 글리포세이트 내성의 대체 양상이 이 막 수송체를 과발현함으로써 세포 내 글리포세이트 축적 감소에 기인함을 보고하고, 식물과 같은 다른 유기체에서의 잠재적인 대체 내성 메커니즘에 대한 함의를 논하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate herbicide-resistant crop plants, introduced commercially in 1994, now represent approximately 85% of the land area devoted to transgenic crops. Herbicide resistance in commercial glyphosate-resistant crops is due to expression of a variant form of a bacterial 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase with a significantly decreased binding affinity for glyphosate at the target site of the enzyme. As a result of widespread and recurrent glyphosate use, often as the only herbicide used for weed management, increasing numbers of weedy species have evolved resistance to glyphosate. Weed resistance is most often due to changes in herbicide translocation patterns, presumed to be through the activity of an as yet unidentified membrane transporter in plants. To provide insight into glyphosate resistance mechanisms and identify a potential glyphosate transporter, we screened Escherichia coli genomic DNA for alternate sources of glyphosate resistance genes. Our search identified a single non-target gene that, when overexpressed in E. coli and Pseudomonas, confers high-level glyphosate resistance. The gene, yhhS, encodes a predicted membrane transporter of the major facilitator superfamily involved in drug efflux. We report here that an alternative mode of glyphosate resistance in E. coli is due to reduced accumulation of glyphosate in cells that overexpress this membrane transporter and discuss the implications for potential alternative resistance mechanisms in other organisms such as plants.| 저자 | Staub, J. M.; Brand, L.; Tran, M.; Kong, Y.; Rogers, S. G. |
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| 저널 | Journal of industrial microbiology & biotechnology |
| 권·호·쪽 | 39(4), 641-7 |
| PMID | 22089966 |
| DOI | 10.1007/s10295-011-1057-x |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Amino Acid Sequence; Escherichia coli; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Molecular Sequence Data; Plants; Sequence Alignment; Glyphosate |