Molecular basis of natural tolerance to glyphosate in Convolvulus arvensis.
Sci Rep · 2019 · 9:8133 · PMID 31148556 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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Convolvulus arvensis는 글리포세이트에 자연적으로 내성을 갖는 골칫거리 잡초이다. 이 잡초는 글리포세이트에 민감한 Calystegia hederacea보다 5.1배 높은 비율로 글리포세이트에 내성을 보인다. 글리포세이트 처리된 C. arvensis 식물은 C. hederacea 식물보다 적은 시키미산(shikimic acid)을 축적하였다. 두 종의 EPSPS 유전자를 형질전환 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)에 과발현시킨 결과, 유사한 글리포세이트 내성 수준이 나타났다. 게놈 DNA의 qPCR 분석 결과, C. arvensis의 EPSPS 복제 수는 C. hederacea보다 약 2배 높은 것으로 나타났다. 또한, 글리포세이트 처리는 C. hederacea에 비해 C. arvensis에서 EPSPS mRNA를 현저하게 증가시켰다. GUS 활성 분석 결과, CaEPSPS의 프로모터(CaEPSPS-P)는 글리포세이트 처리 후 GUS 발현을 크게 향상시킨 반면, 글리포세이트 유무에 관계없이 ChEPSPS-P 형질전환 A. thaliana에서는 뚜렷한 차이적인 GUS 발현은 관찰되지 않았다. 얻어진 결과를 바탕으로, C. arvensis의 자연적인 글리포세이트 내성은 (i) 높은 EPSPS 복제 수와 (ii) 글리포세이트 처리 후 특정 프로모터 매개 EPSPS 과발현이라는 두 가지 공존 메커니즘에 의해 설명될 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Convolvulus arvensis is a troublesome weed that is naturally tolerant to glyphosate. This weed tolerates glyphosate at a rate 5.1 times higher than that of glyphosate-susceptible Calystegia hederacea. Glyphosate-treated C. arvensis plants accumulated less shikimic acid than C. hederacea plants. The overexpression of EPSPS genes from the two species in transgenic Arabidopsis thaliana resulted in similar glyphosate tolerance levels. qPCR of genomic DNA revealed that the EPSPS copy number in C. arvensis was approximately 2 times higher than that in C. hederacea. Moreover, glyphosate treatment caused a marked increase in EPSPS mRNA in C. arvensis compared to C. hederacea. GUS activity analysis showed that the promoter of CaEPSPS (CaEPSPS-P) highly improved GUS expression after glyphosate treatment, while no obvious differential GUS expression was observed in ChEPSPS-P transgenic A. thaliana in the presence or absence of glyphosate. Based on the obtained results, two coexisting mechanisms may explain the natural glyphosate tolerance in C. arvensis: (i) high EPSPS copy number and (ii) specific promoter-mediated overexpression of EPSPS after glyphosate treatment.| 저자 | Huang, Z.; Liu, Y.; Zhang, C.; Jiang, C.; Huang, H.; Wei, S. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 9(1), 8133 |
| PMID | 31148556 |
| DOI | 10.1007/s11033-012-1712-y |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Arabidopsis; Biological Assay; Calystegia; Convolvulus; Databases, Genetic; Dose-Response Relationship, Drug; Drug Tolerance; Gene Expression Regulation, Plant; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Plants, Genetically Modified; Polymerase Chain Reaction; Powders; Promoter Regions, Genetic; Shikimic Acid; Glyphosate |