Coexpression of I. variabilis-EPSPS* and WBceGO-B3S1 Genes Contributes to High Glyphosate Tolerance and Low Glyphosate Residues in Transgenic Rice.
J Agric Food Chem · 2021 · 69:7388-7398 · PMID 33909432 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물 · 식이
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잡초는 벼의 수확량과 품질에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나이다. 글리포세이트 저항성 형질전환 작물과 글리포세이트의 조합은 현대 농업에서 잡초 관리를 위한 중요한 전략으로 간주된다. 본 연구에서는 변이체 BceGO-B3S1로부터 유래한 코돈 최적화된 글리포세이트 산화효소 유전자 WBceGO-B3S1과 박테리아 *Isoptericola variabilis*의 글리포세이트 내성 유전자 I. variabilis-EPSPS*를 아그로박테리움 매개 유전자 변환을 이용하여 벼 품종 *Oryza sativa* subsp. geng Zhonghua11에 형질전환하였다. 분자적 검출과 현장 농업형질 분석은 전이된 유전자 단일 복제본의 안정적인 발현이 간격 유전자 영역에 통합된 세 개의 동형접합 계통을 선별하는 데 기여하였다. 시험량의 글리포세이트 처리 하에서, 형질전환 계통들은 농업형질에 차이를 보이지 않았다. 3600 g ha$^{-1}$의 글리포세이트 처리 시, 세 후보 형질전환 동형접합 계통의 지상 조직 내 글리포세이트 잔류량은 I. variabilis-EPSPS*만 가진 형질전환 동형접합 계통보다 1일, 5일, 그리고 10일에 유의하게 낮았다. I. variabilis-EPSPS*와 WBceGO-B3S1을 공동 발현하는 형질전환 계통은 높은 글리포세이트 저항성과 낮은 글리포세이트 잔류량을 갖는 형질전환 벼 품종 육종에 큰 응용 가치를 지닌다. 본 연구는 글리포세이트를 분해하는 유전자를 활용함으로써 식량 작물 내 제초제 잔류물 문제를 해결하는 데 한 걸음 나아간 것이다.ORIGINAL ABSTRACT
Weeds are one of the main factors that affect the yield and quality of rice. The combination of glyphosate-resistant transgenic crops and glyphosate is regarded as an important strategy for weed management in modern agriculture. In this study, a codon-optimized glyphosate oxidase gene WBceGO-B3S1 from a variant BceGO-B3S1 and a glyphosate-tolerant gene I. variabilis-EPSPS* from the bacterium Isoptericola variabilis were transformed into an Oryza sativa subsp. geng rice variety Zhonghua11 by Agrobacterium-mediated genetic transformation. Molecular detection and field agronomic trait analysis contributed to the selection of three homozygous lines with stable expression of a single copy of the transferred genes integrated into the intergenic region. Under the treatment of glyphosate at a test amount in the field, transgenic lines exhibited no differences in agronomic traits. Under the treatment by 3600 g ha-1 glyphosate, the glyphosate residues in the aboveground tissues of the three candidate transgenic homozygous lines were significantly lower than those in the transgenic homozygous line with I. variabilis-EPSPS* alone at 1, 5, and 10 days. The transgenic line coexpressing I. variabilis-EPSPS* and WBceGO-B3S1 has great application value in breeding of transgenic rice varieties with high glyphosate resistance and low glyphosate residues. This study is a step forward in solving the problem of herbicide residues in food crops by taking advantage of genes that degrade glyphosate.| 저자 | Wen, L.; Zhong, J.; Cui, Y.; Duan, Z.; Zhou, F.; Li, C.; Ma, W.; Yin, C.; Chen, H.; Lin, Y. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 69(26), 7388-7398 |
| PMID | 33909432 |
| DOI | 10.1021/acs.jafc.1c00880 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Actinobacteria; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Oryza; Plant Breeding; Plants, Genetically Modified; Glyphosate |