Target-site and non-target-site resistance mechanisms confer multiple resistance to glyphosate and 2,4-D in Carduus acanthoides.
Pestic Biochem Physiol · 2023 · 191:105371 · PMID 36963940 · 등급8 기타 원저 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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Carduus acanthoides L.는 주로 초지 잡초이지만, 2010년대에 아르헨티나 코르도바 지역의 GM 작물 생산 시스템을 침입하기 시작했으며, 이 지역에서는 글리포세이트와 2,4-D가 흔하게 사용되었다. 2020년, C. acanthoides에서 이 두 제초제에 대한 다중 내성이 발견되었다. 본 연구에서는 내성(R) 집단과 감수성(S) 집단의 C. acanthoides를 비교하여 글리포세이트와 2,4-D에 대한 다중 내성을 부여하는 메커니즘을 규명하였다. R 및 S 집단 간에 $^{14}\text{C}$-제초제 흡수 및 이동성에는 차이가 관찰되지 않았다. 또한, $^{14}\text{C}$-글리포세이트는 R 및 S 식물 모두에서 줄기($\sim 30\%$)와 뿌리($\sim 16\%$)로 잘 이동하였으나, $^{14}\text{C}$-2,4-D의 대부분은 처리된 잎에 국한되어 남아 있었다. 글리포세이트 대사는 R 집단의 내성에 기여하지 않았으나, 말라티온 전처리를 통해 확인되었듯이, 2,4-D에 대한 내성 메커니즘은 사이토크롬 P450(Cyt-P450) 매개 증가된 대사(제초제의 $63\%$)였다. R 및 S 집단 간에 기저 EPSPS 활성도, 복제수 또는 유전자 발현에는 차이가 없었으나, R 집단에서 EPSPS의 Pro-106-Ser 돌연변이가 존재하였다. 아르헨티나산 C. acanthoides의 R 집단에서 나타난 다중 내성은 표적 부위 내성(글리포세이트에 대한 Pro-106 돌연변이)과 비표적 부위 내성(2,4-D에 대한 Cyt-P450 기반 대사 내성) 메커니즘에 의해 조절되었다. 이는 본 잡초에서 글리포세이트와 2,4-D에 대한 내성이 확인된 세계 최초의 사례이다.ORIGINAL ABSTRACT
Carduus acanthoides L. is mainly a range-land weed, but in the 2010s has begun to invade GM crop production systems in Córdoba (Argentina), where glyphosate and 2,4-D have been commonly applied. In 2020, C. acanthoides was found with multiple resistance to these two herbicides. In this study, the mechanisms that confer multiple resistance to glyphosate and 2,4-D, were characterized in one resistant (R) population of C. acanthoides in comparison to a susceptible (S) population. No differences in 14C-herbicide absorption and translocation were observed between R and S populations. In addition, 14C-glyphosate was well translocated to the shoots (∼30%) and roots (∼16%) in both R and S plants, while most of 14C-2,4-D remained restricted in the treated leaf. Glyphosate metabolism did not contribute to resistance of the R population; however, as corroborated by malathion pretreatment, the mechanism of resistance to 2,4-D was enhanced metabolism (63% of the herbicide) mediated by cytochrome P450 (Cyt-P450). No differences were found in baseline EPSPS activity, copy number, and/or gene expression between the R and S populations, but a Pro-106-Ser mutation in EPSPS was present in the R population. Multiple resistances in the R population of C. acanthoides from Argentina were governed by target site resistance (a Pro-106 mutation for glyphosate) and non-target site resistance (Cyt-P450-based metabolic resistance for 2,4-D) mechanisms. This is the first case of resistance to glyphosate and 2,4-D confirmed for this weed in the world.| 저자 | Palma-Bautista, C.; Belluccini, P.; Vázquez-García, J. G.; Alcántara-de la Cruz, R.; Barro, F.; Portugal, J.; De Prado, R. |
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| 저널 | Pesticide biochemistry and physiology |
| 권·호·쪽 | 191, 105371 |
| PMID | 36963940 |
| DOI | 10.1016/j.pestbp.2023.105371 |
| MeSH | 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Carduus; Glyphosate; Herbicide Resistance; Herbicides |