First confirmation and characterization of target and non-target site resistance to glyphosate in Palmer amaranth (Amaranthus palmeri) from Mexico.
Plant Physiol Biochem · 2017 · 115:212-218 · PMID 28384561 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물 · AMPA
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멕시코에서 글리포세이트 저항성(GR) 면화 작물 도입 이후, 농부들은 계절 중 잡초 방제를 위해 글리포세이트에 의존해 왔다. 같은 해 및 여러 연속적인 연도 동안의 지속적인 글리포세이트 사용은 팔머 아마란스(Amaranthus palmeri)에서 글리포세이트 저항성 선택을 초래하였다. 용량-반응 분석을 통해 7가지 다른 계통에서 저항성이 확인되었다. GR50 값(50% 생장 감소)에 기반한 저항성 비율은 12에서 83 사이였다. 1000 μM 글리포세이트 농도에서, S-계통의 시키미산 축적량은 R-계통보다 3~2배 높았다. 처리 후 96시간에, 적용된 $^{14}\text{C}$-글리포세이트 중 각각 R-계통과 S-계통 식물의 잎에서 35~44%와 61%가 흡수되었다. 이 시점에서, 흡수된 글리포세이트의 상당히 높은 비율이 R-식물(55-69%)의 처리된 잎에 남아 있었으며 이는 S-식물(36%)보다 높았다. 글리포세이트 대사율은 낮았고 저항성 및 감수성 식물 간에 차이가 없었다. 글리포세이트는 R-계통과 S-계통 식물에서 AMPA와 글리옥실산으로 차별적으로 대사되었으나, 두 계통 모두에서 그 양이 적었다 (<10%). 5-엔올피르빌시키미트산-3-인산 합성효소(EPSPS) 효소 활성은 R-계통과 S-계통 간에 50% ($\text{I}_{50}$)의 차이가 있었다. 그러나 기저 EPSPS 활성도($\mu \text{mol}$ 무기 인산 $\mu \text{g}^{-1}$ 총 용해 단백질 $\text{min}^{-1}$)에서는 R-계통과 S-계통 간에 유의미한 차이가 발견되지 않았다. 세 계통에서 Pro-106-Ser 지점 돌연변이가 확인되었다. 이러한 결과는 멕시코산 GR 면화 작물에서 채취된 팔머 아마란스 계통이 글리포세이트에 대한 저항성을 가짐을 확인하였다. 이는 멕시코산 팔머 아마란스에서 글리포세이트 저항성을 입증한 최초의 연구이다.ORIGINAL ABSTRACT
Following the introduction of glyphosate-resistant (GR)-cotton crops in Mexico, farmers have relied upon glyphosate as being the only herbicide for in-season weed control. Continuous use of glyphosate within the same year and over multiple successive years has resulted in the selection of glyphosate resistance in Palmer amaranth (Amarantus palmeri). Dose-response assays confirmed resistance in seven different accessions. The resistance ratio based on GR50 values (50% growth reduction) varied between 12 and 83. At 1000 μM glyphosate, shikimic acid accumulation in the S-accession was 30- to 2-fold higher at compared to R-accessions. At 96 h after treatment, 35-44% and 61% of applied 14C-glyphosate was taken up by leaves of plants from R- and S-accessions, respectively. At this time, a significantly higher proportion of the glyphosate absorbed remained in the treated leaf of R-plants (55-69%) compared to S-plants (36%). Glyphosate metabolism was low and did not differ between resistant and susceptible plants. Glyphosate was differentially metabolized to AMPA and glyoxylate in plants of R- and S-accessions, although it was low in both accessions (<10%). There were differences in 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) enzyme activity by 50% (I50) between R- and S-accessions. However, no significant differences were found in the basal EPSPS activity (μmol inorganic phosphate μg-1 total soluble protein min-1) between R- and S-accessions. A point mutation Pro-106-Ser was evidenced in three accessions. The results confirmed the resistance of Palmer amaranth accessions to glyphosate collected from GR-cotton crops from Mexico. This is the first study demonstrating glyphosate-resistance in Palmer amaranth from Mexico.| 저자 | Dominguez-Valenzuela, J. A.; Gherekhloo, J.; Fernández-Moreno, P. T.; Cruz-Hipolito, H. E.; Alcántara-de la Cruz, R.; Sánchez-González, E.; De Prado, R. |
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| 저널 | Plant physiology and biochemistry : PPB |
| 권·호·쪽 | 115, 212-218 |
| PMID | 28384561 |
| DOI | 10.1016/j.plaphy.2017.03.022 |
| MeSH | Amaranthus; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Mutation; Plant Proteins; Plant Weeds; Shikimic Acid; Glyphosate |