Glyphosate Resistance in Eleusine indica: Involvement of CYP71AK44 in Addition to EPSPS Gene Overexpression.
J Agric Food Chem · 2024 · 72:23758-23765 · PMID 39377301 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트의 집중적인 사용은 엘루시네 인디카(Eleusine indica)를 포함한 많은 잡초 개체군에서 내성 진화를 초래하였다. 본 연구는 중국산 글리포세이트 내성 개체군(R-JX)을 대상으로 글리포세이트 내성을 특성화하고 그 기저 메커니즘을 조사하였다. R-JX 개체군은 글리포세이트 감수성 개체군(SA)에 비해 글리포세이트에 대해 8.5배의 내성을 보였다. 표적 유전자인 5-엔올피루빌-쉬키미테-3-인산 합성효소 유전자(EPSPS)에서는 점 돌연변이는 관찰되지 않았다. 그러나 EPSPS의 발현 수준과 복제 수는 R-JX가 SA 개체군보다 각각 8.8배 및 15.2배 높았다. P450 저해제를 사전 처리하자 R-JX 개체군의 글리포세이트 내성 수준이 8.5배에서 3.6배로 감소하였다. RNA-Seq 및 RT-qPCR 분석 결과, CYP71AK44 유전자가 R-JX와 다른 다섯 가지 글리포세이트 내성 개체군에서 일관되게 상향 조절되어 있음을 밝혀냈다. CYP71AK44를 과발현시킨 벼의 캘러스 및 어린 식물은 글리포세이트 내성을 나타냈다. 결론적으로, 표적 유전자인 EPSPS와 CYP71AK44의 과발현이 이러한 E. indica 개체군에서 글리포세이트 내성에 종합적으로 기여하는 것으로 사료된다.ORIGINAL ABSTRACT
Intensive application of glyphosate has resulted in resistance evolution in many weed populations, including Eleusine indica. This study characterized glyphosate resistance and investigated the underlying mechanisms in a glyphosate-resistant population (R-JX) of E. indica from China. The R-JX population was 8.5 times resistant to glyphosate relative to the glyphosate-susceptible population (SA). Point mutations were not observed in the target gene 5-enolypyruvyl-shikimate-3-phosphate synthase gene (EPSPS). However, the expression level and copy number of EPSPS were 8.8 times and 15.2 times, respectively, greater in R-JX than that in the SA population. Pre-application of the P450 inhibitor lowered the resistance level to glyphosate from 8.5 times to 3.6 times in the R-JX population. RNA-Seq and RT-qPCR revealed that the CYP71AK44 gene was consistently upregulated in R-JX and five other glyphosate-resistant populations. Rice calli and seedlings overexpressing CYP71AK44 showed glyphosate resistance. In conclusion, overexpression of the target EPSPS plus CYP71AK44 collectively contributes to glyphosate resistance in these E. indica populations.| 저자 | He, S.; Tian, J.; Ouyang, Y.; Liao, Y.; Yu, Q.; Bai, L.; Pan, L. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 72(43), 23758-23765 |
| PMID | 39377301 |
| DOI | 10.1021/acs.jafc.4c07765 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; China; Cytochrome P-450 Enzyme System; Eleusine; Gene Expression Regulation, Plant; Glycine; Glyphosate; Herbicide Resistance; Herbicides; Oryza; Plant Proteins; Plant Weeds |