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Glyphosate-resistant goosegrass. Identification of a mutation in the target enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase.
Plant Physiol · 2002 · 129:1265-75 · PMID 12114580 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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제초제 글리포세이트에 대한 잡초 종의 자발적 내성 발생은 20년 이상의 광범위한 사용에도 불구하고 매우 드문 사건이었다. 최근 말레이시아에서 글리포세이트 내성 생물형(biotype)을 가진 구스그라스(*Eleusine indica*)가 확인되었으며, 이 생물형은 같은 지역에서 채집된 민감한 생물형에 비해 LD(50) 값이 약 2~4배 높았다. 내성(R) 및 민감(S) 생물형 추출물로 준비한 시료를 이용해 글리포세이트가 5-엔올피루빌시키메이트-3-인산 합성효소(EPSPS) 활성을 저해하는 정도를 비교한 결과, (R) 생물형에서 약 5배 높은 IC(50)(글리포세이트) 값이 나타났다. 두 생물형의 예측된 EPSPS 성숙 단백질 코딩 영역에 대한 염기서열 비교 결과 네 가지 단일 뉴클레오타이드 차이가 발견되었으며, 이 중 두 개는 아미노산 변화를 초래하였다. 이러한 변화 중 하나인 (R) 생물형의 106번 위치에서의 프롤린 대 세린 치환은 *Salmonella typhimurium*의 글리포세이트 불감성 EPSPS 효소에서 이전에 확인된 치환과 일치한다. 재조합 효소를 이용해 생성된 동역학 데이터는 (R) EPSPS에서 발견된 두 번째 치환이 그 감소된 글리포세이트 민감성에 유의하게 기여하지 않음을 시사한다. (R) 생물형의 성숙 EPSPS 효소를 발현하는 *Escherichia coli aroA-* (EPSPS 결핍) 균주는 (S) 생물형의 성숙 EPSPS를 발현하는 균주에 비해 글리포세이트 내성이 약 3배 증가된 것을 보였다. 이러한 결과는 식물 종에서 진화된 글리포세이트 내성의 근본적인 구성 요소로서 변형된 EPSPS 효소에 대한 최초의 증거를 제공한다.
ORIGINAL ABSTRACT
The spontaneous occurrence of resistance to the herbicide glyphosate in weed species has been an extremely infrequent event, despite over 20 years of extensive use. Recently, a glyphosate-resistant biotype of goosegrass (Eleusine indica) was identified in Malaysia exhibiting an LD(50) value approximately 2- to 4-fold greater than the sensitive biotype collected from the same region. A comparison of the inhibition of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) activity by glyphosate in extracts prepared from the resistant (R) and sensitive (S) biotypes revealed an approximately 5-fold higher IC(50)(glyphosate) for the (R) biotype. Sequence comparisons of the predicted EPSPS mature protein coding regions from both biotypes revealed four single-nucleotide differences, two of which result in amino acid changes. One of these changes, a proline to serine substitution at position 106 in the (R) biotype, corresponds to a substitution previously identified in a glyphosate-insensitive EPSPS enzyme from Salmonella typhimurium. Kinetic data generated for the recombinant enzymes suggests that the second substitution identified in the (R) EPSPS does not contribute significantly to its reduced glyphosate sensitivity. Escherichia coli aroA- (EPSPS deficient) strains expressing the mature EPSPS enzyme from the (R) biotype exhibited an approximately 3-fold increase in glyphosate tolerance relative to strains expressing the mature EPSPS from the (S) biotype. These results provide the first evidence for an altered EPSPS enzyme as an underlying component of evolved glyphosate resistance in any plant species.
저자Baerson, S. R.; Rodriguez, D. J.; Tran, M.; Feng, Y.; Biest, N. A.; Dill, G. M.
저널Plant physiology
권·호·쪽129(3), 1265-75
PMID12114580
DOI10.1104/pp.001560
MeSH3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Alkyl and Aryl Transferases; Amino Acid Sequence; Base Sequence; DNA, Complementary; Drug Resistance; Escherichia coli; Gene Expression Regulation, Enzymologic; Gene Expression Regulation, Plant; Glycine; Herbicides; Inhibitory Concentration 50; Isoenzymes; Kinetics; Molecular Sequence Data; Mutation; Poaceae; Sequence Analysis, DNA; Glyphosate
APA 7판
Baerson, S. R., Rodriguez, D. J., Tran, M., Feng, Y., Biest, N. A., & Dill, G. M. (2002). Glyphosate-resistant goosegrass. Identification of a mutation in the target enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase. Plant Physiol, 129(3), 1265-75. https://doi.org/10.1104/pp.001560
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