Glyphosate, paraquat and ACCase multiple herbicide resistance evolved in a Lolium rigidum biotype.
Planta · 2007 · 225:499-513 · PMID 16906433 · 등급8 기타 원저 · 농업과 정책 > 저항성 잡초
요약 생성 대기 중입니다.
초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제이다. 일부 사용 패턴에서 글리포세이트의 잠재적 대체제로는 파라콰트가 있다. 수년간 성공적으로 사용된 후, 글리포세이트와 파라콰트 모두 광범위하게 분포하는 한해왕겨(Lolium rigidum)의 생물형(biotype)을 제어할 수 없었으며, 여기서 글리포세이트와 파라콰트에 대한 다중 내성 사례가 세계 최초로 확인되었다. 용량-반응 실험을 통해 내성(R) 생물형의 50% 치사율을 유발하는 글리포세이트 농도($\text{LD}_{50}$)가 감수성(S) 생물형보다 14배 높은 것으로 확립되었다. 유사하게, R 생물형의 파라콰트 $\text{LD}_{50}$은 S 생물형보다 32배 높았다. 따라서 $\text{LD}_{50}\text{R}/\text{S}$ 비율을 기반으로 할 때, 이 $L$. rigidum의 R 생물형은 글리포세이트에 대해 14배, 파라콰트에 대해 32배 내성을 가진다. 이 R 생물형은 아세틸-CoA 카르복실화효소(ACCase) 저해제에 대한 내성도 진화시켰다. 이 생물형의 파라콰트 내성 메커니즘은 제한된 파라콰트 이동으로 결정되었다. ACCase 저해제에 대한 내성은 불감각한 ACCase로 인해 발생한 것으로 밝혀졌다. 글리포세이트 내성을 부여하는 두 가지 메커니즘이 확립되었다: 첫째, 5-엔올피루빌시키미테-3-인산 합성효소(EPSPS) 유전자의 점 돌연변이로, 이로 인해 아미노산 치환이 발생하여 106번 위치의 프롤린이 알라닌으로 바뀌었다. 둘째, R 생물형에서 글리포세이트 이동 감소가 발견되었으며, 이는 R 집단 내에 두 가지 별개의 글리포세이트 내성 메커니즘이 공존함을 시사한다. 총체적으로, 이 R 생물형은 최소 네 가지의 공존하는 내성 메커니즘을 보여주며, 글리포세이트, 파라콰트 및 ACCase 제초제에 대한 다중 내성을 부여한다. 제초제 내성 진화 역사에서 나타난 이러한 우려스러운 사례는 글리포세이트와 파라콰트와 같은 귀중한 농약 자원의 지속 가능한 사용에 심각한 도전을 제기한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the world's most widely used herbicide. A potential substitute for glyphosate in some use patterns is the herbicide paraquat. Following many years of successful use, neither glyphosate nor paraquat could control a biotype of the widespread annual ryegrass (Lolium rigidum), and here the world's first case of multiple resistance to glyphosate and paraquat is confirmed. Dose-response experiments established that the glyphosate rate causing 50% mortality (LD(50)) for the resistant (R) biotype is 14 times greater than for the susceptible (S) biotype. Similarly, the paraquat LD(50 )for the R biotype is 32 times greater than for the S biotype. Thus, based on the LD(50 )R/S ratio, this R biotype of L. rigidum is 14-fold resistant to glyphosate and 32-fold resistant to paraquat. This R biotype also has evolved resistance to the acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) inhibiting herbicides. The mechanism of paraquat resistance in this biotype was determined as restricted paraquat translocation. Resistance to ACCase-inhibiting herbicides was determined as due to an insensitive ACCase. Two mechanisms endowing glyphosate resistance were established: firstly, a point mutation in the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene, resulting in an amino acid substitution of proline to alanine at position 106; secondly, reduced glyphosate translocation was found in this R biotype, indicating a co-occurrence of two distinct glyphosate resistance mechanisms within the R population. In total, this R biotype displays at least four co-existing resistance mechanisms, endowing multiple resistance to glyphosate, paraquat and ACCase herbicides. This alarming case in the history of herbicide resistance evolution represents a serious challenge for the sustainable use of the precious agrochemical resources such as glyphosate and paraquat.| 저자 | Yu, Q.; Cairns, A.; Powles, S. |
|---|---|
| 저널 | Planta |
| 권·호·쪽 | 225(2), 499-513 |
| PMID | 16906433 |
| DOI | 10.1007/s00425-006-0364-3 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Acetyl-CoA Carboxylase; Amino Acid Sequence; Biological Evolution; Dose-Response Relationship, Drug; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Lolium; Molecular Sequence Data; Paraquat; Plant Leaves; Plant Proteins; Glyphosate |