Mutations and amplification of EPSPS gene confer resistance to glyphosate in goosegrass (Eleusine indica).
Planta · 2015 · 242:859-68 · PMID 25998526 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
요약 생성 대기 중입니다.
초록 전문 번역 · gemma4:e4b
고스그라스의 글리포세이트에 대한 현장 진화적 내성은 EPSPS의 이중 또는 단일 돌연변이 또는 EPSPS의 증폭으로 인해 발생하며, 이는 전사 및 단백질 수준 증가로 이어진다. 글리포세이트는 중국 남부에서 광범위하게 사용되어 왔다. 글리포세이트 사용으로 인한 높은 선택압은 잡초에서 글리포세이트 내성 진화를 초래하였다. 본 연구에서는 최근 발견된 세 가지 글리포세이트 내성 엘루시네 인디카(Eleusine indica) 개체군(R1, R2 및 R3)의 분자적 메커니즘을 조사하였다. 그 결과, R1과 R2는 각각 5-엔올피르빌쉬키미트산-3-인산 합성효소(EPSPS) 유전자에서 이중 Thr102Ile 및 Pro106Ser 돌연변이와 단일 Pro106Leu 돌연변이를 가지고 있었다. 변이된 EPSPS 유전자를 포함하는 대장균은 글리포세이트에 내성을 보였다. R1과 R2 식물의 EPSPS 활성은 민감한 식물보다 높았다. R3의 EPSPS 유전자에는 아미노산 치환이 없었다. 그러나 글리포세이트 처리 후 R3 식물의 EPSPS 발현은 글리포세이트 감수성(S) 개체군보다 높았다 (13.8배). R3와 S 식물 모두에서 EPSPS 효소 활성은 글리포세이트에 의해 억제되었으나, R3의 쉬키미트 축적량은 S 개체군보다 유의하게 낮았다. 추가 분석 결과, R3의 게놈은 감수성 개체군보다 EPSPS 유전자의 복사본이 28.3배 더 많이 포함하고 있었다. EPSPS 발현은 EPSPS의 복사본 수와 양의 상관관계를 보였다. 결론적으로, EPSPS 유전자 돌연변이 및 EPSPS 발현 증가는 엘루시네 인디카에서 글리포세이트 내성의 분자적 메커니즘의 일부이다.ORIGINAL ABSTRACT
Field-evolved resistance of goosegrass to glyphosate is due to double or single mutation in EPSPS , or amplification of EPSPS leads to increased transcription and protein levels. Glyphosate has been used widely in the south of China. The high selection pressure from glyphosate use has led to the evolution of resistance to glyphosate in weeds. We investigated the molecular mechanisms of three recently discovered glyphosate-resistant Eleusine indica populations (R1, R2 and R3). The results showed that R1 and R2 had double Thr102Ile and Pro106Ser mutation and a single mutation of Pro106Leu in the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene, respectively. Escherichia coli containing the mutated EPSPS genes was tolerant to glyphosate. EPSPS activity in R1 and R2 plants was higher than in the sensitive plants. There was no amino acid substitution in EPSPS gene in R3. However, expression of EPSPS in R3 plants was higher than in glyphosate-susceptible (S) population (13.8-fold) after glyphosate treatment. EPSPS enzyme activity in both R3 and S plants was inhibited by glyphosate, while shikimate accumulation in R3 was significantly lower than for the S population. Further analysis revealed that the genome of R3 contained 28.3-fold more copies of the EPSPS gene than that of susceptible population. EPSPS expression was positively correlated with copy number of EPSPS. In conclusion, mutation of the EPSPS gene and increased EPSPS expression are part of the molecular mechanisms of resistance to glyphosate in Eleusine indica.| 저자 | Chen, J.; Huang, H.; Zhang, C.; Wei, S.; Huang, Z.; Chen, J.; Wang, X. |
|---|---|
| 저널 | Planta |
| 권·호·쪽 | 242(4), 859-68 |
| PMID | 25998526 |
| DOI | 10.1007/s00425-015-2324-2 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Eleusine; Gene Expression Regulation, Enzymologic; Gene Expression Regulation, Plant; Genes, Plant; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Mutation; Shikimic Acid; Glyphosate |