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Yeast of Eden: microbial resistance to glyphosate from a yeast perspective.
Curr Genet · 2023 · 69:203-212 · PMID 37269314 · 등급7 종설·논평 종설 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물 · 식이 · 제형(GBH)
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
최초에 라운드업(RoundUp)으로 판매된 글리포세이트는 거대동물에 대한 급성 독성이 낮고 식물 종 전반에 걸쳐 광범위한 효과를 가지기 때문에 역사상 가장 인기 있는 제초제이다. 글리포세이트 저항성 작물의 개발은 글리포세이트 사용 증가와 글리포세이트계 제초제(GBH) 사용으로 인한 결과를 초래하였다. 글리포세이트는 식품 공급에 유입되었고, 글리포세이트 저항성 잡초를 촉진했으며, 비표적 생물에게 글리포세이트에 노출시켰다. 글리포세이트는 시키미산 경로에서 방향족 아미노산 생성의 속도 결정 단계인 EPSPS/AroA/Aro1(식물, 박테리아 및 곰팡이 전반의 상동 유전자)를 표적으로 한다. 이 경로가 없는 거대동물은 급성 독성으로부터 보호받으며 식단으로부터 방향족 아미노산을 얻는다. 그러나 비표적 생물에서 글리포세이트 저항성이 증가하고 있다. 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)에서 발견된 돌연변이와 자연 유전적 변이는, 글리포세이트 결합을 차단하는 Aro1의 돌연변이(표적 부위 저항성(TSR)) 및 방출 약물 수송체(efflux drug transporters)의 돌연변이(비표적 부위 저항성(NTSR))와 같은 알려진 저항 메커니즘 외에도 곰팡이, 식물 및 박테리아에서 유사한 유형의 글리포세이트 저항 메커니즘을 보여준다. 최근에는 글리포세이트 저항성에 영향을 미치는 아미노산 수송체의 유전적 변이와 돌연변이가 곰팡이와 박테리아에서 글리포세이트의 잠재적인 비표적 효과를 밝혀냈다. 글리포세이트는 글리신 유사체이지만, 아스파르트산/글루탐산(D/E) 수송체를 이용하여 세포 내로 운반된다. 글리포세이트의 크기, 모양 및 전하 분포는 D/E와 매우 유사하여, 따라서 글리포세이트는 D/E 아미노산 모방체이다. 미토콘드리아는 여러 경로에서 D/E를 사용하며, 글리포세이트 노출 동안 mRNA로 코딩되는 미토콘드리아 단백질은 차등적으로 발현된다. Aro1 하류의 돌연변이는 글리포세이트에 민감할 뿐만 아니라 방향족 아미노산의 외인성 보충으로는 회복될 수 없는 광범위한 다른 화학 물질에도 민감하다. 또한 글리포세이트는 완충되지 않았을 때 pH를 감소시키며, 많은 연구에서 독성과 저항 메커니즘에 영향을 미치는 pH 차이를 고려하지 않았다.
ORIGINAL ABSTRACT
First marketed as RoundUp, glyphosate is history's most popular herbicide because of its low acute toxicity to metazoans and broad-spectrum effectiveness across plant species. The development of glyphosate-resistant crops has led to increased glyphosate use and consequences from the use of glyphosate-based herbicides (GBH). Glyphosate has entered the food supply, spurred glyphosate-resistant weeds, and exposed non-target organisms to glyphosate. Glyphosate targets EPSPS/AroA/Aro1 (orthologs across plants, bacteria, and fungi), the rate-limiting step in the production of aromatic amino acids from the shikimate pathway. Metazoans lacking this pathway are spared from acute toxicity and acquire their aromatic amino acids from their diet. However, glyphosate resistance is increasing in non-target organisms. Mutations and natural genetic variation discovered in Saccharomyces cerevisiae illustrate similar types of glyphosate resistance mechanisms in fungi, plants, and bacteria, in addition to known resistance mechanisms such as mutations in Aro1 that block glyphosate binding (target-site resistance (TSR)) and mutations in efflux drug transporters non-target-site resistance (NTSR). Recently, genetic variation and mutations in an amino transporter affecting glyphosate resistance have uncovered potential off-target effects of glyphosate in fungi and bacteria. While glyphosate is a glycine analog, it is transported into cells using an aspartic/glutamic acid (D/E) transporter. The size, shape, and charge distribution of glyphosate closely resembles D/E, and, therefore, glyphosate is a D/E amino acid mimic. The mitochondria use D/E in several pathways and mRNA-encoding mitochondrial proteins are differentially expressed during glyphosate exposure. Mutants downstream of Aro1 are not only sensitive to glyphosate but also a broad range of other chemicals that cannot be rescued by exogenous supplementation of aromatic amino acids. Glyphosate also decreases the pH when unbuffered and many studies do not consider the differences in pH that affect toxicity and resistance mechanisms.
저자Patriarcheas, D.; Momtareen, T.; Gallagher, J. E. G.
저널Current genetics
권·호·쪽69(4-6), 203-212
PMID37269314
DOI10.3390/PLANTS12061345
MeSHSaccharomyces cerevisiae; Herbicides; Glycine; Plants; Amino Acids, Aromatic
APA 7판
Patriarcheas, D., Momtareen, T., & Gallagher, J. E. G. (2023). Yeast of Eden: microbial resistance to glyphosate from a yeast perspective. Curr Genet, 69(4-6), 203-212. https://doi.org/10.3390/PLANTS12061345
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