Glyphosate-resistant and -susceptible soybean (Glycine max) and canola (Brassica napus) dose response and metabolism relationships with glyphosate.
J Agric Food Chem · 2007 · 55:3540-5 · PMID 17417871 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물 · AMPA
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실험을 통해 (1) 글리포세이트 내성(GR) 및 비내성(non-GR) 대두 [Glycine max (L.) Merr.]와 카놀라 (Brassica napus L.)의 글리포세이트에 대한 용량 반응성을, (2) GR 대두 품종 간 글리포세이트에 대한 차등적 내성의 근본 기전이 글리포세이트가 아미노메틸 포스폰산(AMPA)으로 차별적으로 대사되는 것인지 여부를, 그리고 (3) GR 카놀라에서 글리포세이트의 AMPA로의 대사 정도와 이 대사가 AMPA에 의한 손상과 상관관계가 있는지 조사하였다. GR (Asgrow 4603RR) 및 non-GR (HBKC 5025) 대두의 GR50 값(식물 건중량 50% 감소를 유발하는 글리포세이트 농도)은 각각 22.8 kg ae ha$^{-1}$ 및 0.47 kg ha$^{-1}$이었으며, GR 대두는 non-GR 대두에 비해 글리포세이트에 대해 49배의 내성을 나타냈다. 글리포세이트에 의한 엽록소 감소는 GR 대두 품종 간에 관찰되었으나, 영양 생장점 신선 중량 감소에는 차이가 없었다. AMPA로의 글리포세이트 대사 및 시키미산 수준에서 GR 품종 간 유의한 차이는 발견되지 않았다. 이러한 결과는 GR 대두 품종이 이전에 적어도 부분적으로 AMPA에 의해 유발되었던 글리포세이트에 의한 초기 손상으로부터 회복할 수 있음을 시사한다. GR (Hyola 514RR) 및 non-GR (Hyola 440) 카놀라의 GR50 값은 각각 14.1 kg ha$^{-1}$ 및 0.30 kg ha$^{-1}$이었으며, GR 카놀라는 non-GR 카놀라에 비해 글리포세이트에 대해 47배의 내성을 나타냈다. 글리포세이트는 GR 대두와 달리 GR 카놀라에서 엽록소 함량 및 영양 생장점 신선 중량 감소를 유발하지 않았다. 글리포세이트 처리된 GR 카놀라에서 회수된 글리포세이트 양은 글리포세이트 처리된 GR 대두보다 적었다. 외부에서 AMPA를 처리했을 때, GR 및 non-GR 카놀라 모두에서 유사한 손상이 발생하였다. GR 카놀라에 존재하는 세균성 글리포세이트 산화환원효소 유전자는 글리포세이트가 AMPA로 분해되는 데 기여한다. 그러나 글리포세이트 분해로 생성된 AMPA는 GR 카놀라에 손상을 주기 전에 비식물독성 대사산물로 대사되었을 수 있다. 외인성으로 처리된 AMPA에 의한 GR 및 non-GR 카놀라의 손상은 유사하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Experiments were conducted to determine (1) dose response of glyphosate-resistant (GR) and -susceptible (non-GR) soybean [Glycine max (L.) Merr.] and canola (Brassica napus L.) to glyphosate, (2) if differential metabolism of glyphosate to aminomethyl phosphonic acid (AMPA) is the underlying mechanism for differential resistance to glyphosate among GR soybean varieties, and (3) the extent of metabolism of glyphosate to AMPA in GR canola and to correlate metabolism to injury from AMPA. GR50 (glyphosate dose required to cause a 50% reduction in plant dry weight) values for GR (Asgrow 4603RR) and non-GR (HBKC 5025) soybean were 22.8 kg ae ha-1 and 0.47 kg ha-1, respectively, with GR soybean exhibiting a 49-fold level of resistance to glyphosate as compared to non-GR soybean. Differential reduction in chlorophyll by glyphosate was observed between GR soybean varieties, but there were no differences in shoot fresh weight reduction. No significant differences were found between GR varieties in metabolism of glyphosate to AMPA, and in shikimate levels. These results indicate that GR soybean varieties were able to outgrow the initial injury from glyphosate, which was previously caused at least in part by AMPA. GR50 values for GR (Hyola 514RR) and non-GR (Hyola 440) canola were 14.1 and 0.30 kg ha-1, respectively, with GR canola exhibiting a 47-fold level of resistance to glyphosate when compared to non-GR canola. Glyphosate did not cause reduction in chlorophyll content and shoot fresh weight in GR canola, unlike GR soybean. Less glyphosate (per unit leaf weight) was recovered in glyphosate-treated GR canola as compared to glyphosate-treated GR soybean. External application of AMPA caused similar injury in both GR and non-GR canola. The presence of a bacterial glyphosate oxidoreductase gene in GR canola contributes to breakdown of glyphosate to AMPA. However, the AMPA from glyphosate breakdown could have been metabolized to nonphytotoxic metabolites before causing injury to GR canola. Injury in GR and non-GR canola from exogenous application of AMPA was similar.| 저자 | Nandula, V. K.; Reddy, K. N.; Rimando, A. M.; Duke, S. O.; Poston, D. H. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 55(9), 3540-5 |
| PMID | 17417871 |
| DOI | 10.1021/jf063568l |
| MeSH | Brassica napus; Chlorophyll; Dose-Response Relationship, Drug; Glycine; Herbicide Resistance; Glycine max; Glyphosate |