Shikimate accumulates in both glyphosate-sensitive and glyphosate-resistant horseweed (Conyza canadensis L. Cronq.).
J Agric Food Chem · 2003 · 51:680-4 · PMID 12537441 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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말의풀(Conyza canadensis)은 북미 전역에서 흔히 자라는 세계적인 잡초이다. 일반적인 글리포세이트 살포로 완전히 방제되지 않은 말의풀이 서부 테네시에서 보고되었다. 본 연구는 세 가지 목적을 가졌다: (1) 식물 내 글리포세이트 활성의 중요한 지표인 시키미산(shikimate)의 정량적 결정을 위한 분석 절차를 개발하고 검증하는 것; (2) 말의풀 개체군에서 글리포세이트 저항성을 확인하는 것; 그리고 (3) 글리포세이트에 저항성이 있는 말의풀과 글리포세이트에 민감한 말의풀 모두에서 시키미산 축적을 조사하는 것이었다. 시키미산 결정을 위한 분석 절차는 1 M HCl로 24시간 추출한 후 광다이오드 배열 검출기를 이용한 액체 크로마토그래피를 사용하였으며, 시키미산 회수율은 $\ge$82%였다. 민감한 식물에 대해 표준 살포량인 0.84 kg ae/ha와 3.8 kg ae/ha의 글리포세이트 살포는 완전한 식물 고사를 유발하였다. 동일한 글리포세이트 살포를 추정 저항성 개체군에 적용했을 때 시각적 평가로 측정한 성장 감소율은 15% 미만이었으며, 글리포세이트 처리 후 17일(DAT)의 신선 중량은 한 개체군에서 평균 45% 감소하였고 다른 개체군에서는 영향을 받지 않았다. 이러한 직접적인 비교는 2002년 서부 테네시에서 채집된 말의풀이 글리포세이트의 정상 살포량의 4배에 대해 저항성을 가짐을 결정적으로 확인하였다. 글리포세이트 저항성 말의풀 생물형은 가장 활발하게 성장하는 정단 분열 조직에서 황변과 같은 일부 제초 효과를 여전히 보였다. 줄기 끝의 황변은 일시적이었고 식물들은 이 손상으로부터 회복되었다. 모든 비처리된 말의풀 식물의 시키미산 농도는 100 $\mu$g/g 미만으로, 이는 0.84 kg ae/ha의 글리포세이트로 처리된 모든 식물의 농도보다 유의하게 낮았다. 예상과 달리, 저항성 개체군과 민감한 개체군 모두에서 시키미산이 축적($>1000 \mu$g/g)되었다. 그러나 저항성 말의풀 생물형과 민감한 말의풀 생물형 간에 시키미산 축적 패턴에는 차이가 있었다. 저항성 개체군의 시키미산 농도는 2 DAT에서 4 DAT로 약 40% 감소하였으나, 민감한 말의풀 식물의 시키미산 농도는 2 DAT에서 4 DAT로 약 35% 증가하였다. 광범위하게 분포하는 잡초의 확인된 저항성은 해당 잡초가 흔히 발생하는 무경운 생산 시스템에서 글리포세이트 저항성 말의풀에 대한 대체 방제 전략이 필요함을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Horseweed (Conyza canadensis) is a cosmopolitan weed that commonly grows throughout North America. Horseweed that is not completely controlled by normal applications of glyphosate has been reported in western Tennessee. This research had three objectives: (1) to develop and validate an analytical procedure for the quantitative determination of shikimate, an important indicator of glyphosate activity in plants; (2) to confirm resistance to glyphosate in a horseweed population; and (3) to examine the accumulation of shikimate in both glyphosate-resistant and glyphosate-susceptible horseweed plants. The analytical procedure to determine shikimate used extraction with 1 M HCl for 24 h, followed by liquid chromatography using photodiode array detection, and shikimate recoveries were >or=82%. Glyphosate applications of both 0.84 kg ae/ha (the standard application rate) and 3.8 kg ae/ha to susceptible plants caused complete plant death. The same glyphosate applications to putative resistant populations caused less than 15% growth reduction as determined by visual evaluations, and fresh weights of these resistant plants 17 days after glyphosate treatment (DAT) were reduced an average of 45% in one population and were not affected in a different population. This direct comparison conclusively confirms that horseweed plants collected in western Tennessee in 2002 are resistant to 4 times the normal application dosage of glyphosate. The glyphosate-resistant horseweed biotypes still exhibited some herbicidal effects from the glyphosate, such as yellowing in the most actively growing, apical shoot meristems. The yellowing in the shoot apexes was transitory, and the plants recovered from this damage. Shikimate concentrations in all untreated horseweed plants were less than 100 microg/g, which was significantly less than that in all plants which had been treated with 0.84 kg ae/ha of glyphosate. Unexpectedly, shikimate accumulated (>1000 microg/g) in both resistant populations and the susceptible population. However, there were differences in shikimate accumulation patterns between resistant and susceptible horseweed biotypes. Shikimate concentrations in resistant populations declined about 40% from 2 to 4 DAT, while shikimate concentrations in the susceptible horseweed plants increased about 35% from 2 to 4 DAT. The confirmed resistance of a widespread weed implies that alternative control strategies for glyphosate-resistant horseweed will be needed in those no-tillage production systems where it commonly occurs.| 저자 | Mueller, T. C.; Massey, J. H.; Hayes, R. M.; Main, C. L.; Stewart, C. N. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 51(3), 680-4 |
| PMID | 12537441 |
| DOI | 10.1021/jf026006k |
| MeSH | Conyza; Drug Resistance; Glycine; Herbicides; Shikimic Acid; Glyphosate |