Transcriptome analysis and identification of candidate genes involved in glyphosate resistance in the fungus Fusarium verticillioides.
J Environ Sci Health B · 2021 · 56:658-669 · PMID 34218722 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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글리포세이트는 대두밭에서 비선택성 잡초 방제에 광범위하게 사용되는 제초제이다. 본 연구에서는 글리포세이트에 내성을 보이는 *Fusarium verticillioides* 분리주의 RNA-seq를 수행하여 글리포세이트 존재 하에 발생하는 유전자 발현을 확인하고 후보 유전자를 동정 및 선별하였다. 전사체 분석 결과, 각각 45 mM와 90 mM의 글리포세이트로 처리된 글리포세이트 내성(GR) *Fusarium verticillioides* 분리주에서 5,548개 및 5,361개의 차등 발현 유전자(DEGs)가 확인되었다. 이러한 차등 발현 유전자와 연관된 유전자 온톨로지(GO) 경로는 주로 대사 과정, 아민 대사 과정, 세포 방향족 화합물 대사 및 스트레스 반응을 포함하였다. 주요 키토 학회 유전자 및 게놈(KEGG) 대사 경로는 이차 대사산물 생합성, 탄소 대사, 해당과정/포도당신생합성 및 질소 대사를 포함하였다. 아코니타아제 슈퍼패밀리에 속하는 3-이소프로필알라테 탈수효소에 속하는 글리포세이트 분해 관련 유전자 fv04를 클로닝하여 원핵생물 발현 벡터 pET-29b-fv04를 제작하였으며, 이는 대장균(E. coli)에서 안정적으로 발현되어 72시간 동안 500 mg/L 글리포세이트의 52.3% 분해를 촉진하였다. 본 연구 결과는 글리포세이트 내성 자원 확보에 새로운 아이디어와 통찰을 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a broad-spectrum herbicide that has been widely used for nonselective weed control in soybean fields. In the present study, RNA-seq of an Fusarium verticillioides isolate exhibiting resistance to 120 mM glyphosate revealed gene expression occurring in the presence of glyphosate and led to the identification and screening of candidate genes. A transcriptome analysis revealed 5,548 and 5,361 differentially expressed genes (DEGs) in the glyphosate resistant (GR) Fusarium verticillioides isolate treated with 45 and 90 mM glyphosate, respectively. The gene ontology (GO) pathways associated with these differentially expressed genes primarily included metabolic process, amine metabolic process, cellular aromatic compound metabolism and stress response. The primary Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) metabolic pathways included biosynthesis of secondary metabolites, carbon metabolism, glycolysis/gluconeogenesis, and nitrogen metabolism. The glyphosate degradation-related gene fv04, which belongs to the 3-isopropylalate dehydratase of the aconitase superfamily, was cloned to generate the prokaryotic expression vector pET-29b-fv04, which could be stably expressed in E. coli and promote the degradation of 52.3% of 500 mg/L glyphosate in 72 h. The results of the present study provide new ideas and insights for the acquisition of glyphosate resistance resources.| 저자 | Guo, J.; Song, X.; Zheng, C.; Sun, S.; Zhuang, B.; Tao, B. |
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| 저널 | Journal of environmental science and health. Part. B, Pesticides, food contaminants, and agricultural wastes |
| 권·호·쪽 | 56(7), 658-669 |
| PMID | 34218722 |
| DOI | 10.1080/03601234.2021.1936990 |
| MeSH | Escherichia coli; Fusarium; Gene Expression Profiling; Gene Expression Regulation, Plant; Glycine; Glyphosate |