Conjoint Genome-Transcriptome Analysis to Identify the Conserved ABCC3 Gene Involved in Glyphosate Resistance in Lolium spp.
J Agric Food Chem · 2025 · 73:27115-27125 · PMID 41082625 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물 · 식이
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Lolium 속의 잡초, 특히 Lolium rigidum과 Lolium multiflorum은 이 제초제에 대한 과도한 의존으로 인해 진화된 글리포세이트 내성으로 인해 전 세계 작물 수확량과 식량 생산을 심각하게 위협하고 있다. 그러나 비표적 부위 내성(NTSR)의 분자적 기전은 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 L. rigidum 및 L. multiflorum의 글리포세이트 내성 및 감수 생물형에 대해 포괄적인 유전체학 및 전사체학 분석을 수행하여 이 내성과 관련된 주요 유전자와 조절 네트워크를 규명하였다. 여러 핵심 유전자군이 제초제 해독과 연관되어 있었는데, 여기에는 ABC 수송체(ABCs), 사이토크롬 P450(CYP450s), 알도-케토 환원효소(AKRs), 그리고 글루타티온 S-전달효소(GSTs)가 포함되었다. 특히, ABCC3는 Lolium 속에서 잠재적인 보존된 NTSR 유전자로 부상하였다. LrABCC3를 과발현하는 형질전환 벼는 향상된 글리포세이트 내성을 나타냈으며, ABCC3를 조절할 수 있는 후보 전사 인자들이 확인되었고, 이 중 LrB3가 그 프로모터를 활성화시키는 것으로 검증되었다. 본 연구는 ABCC3를 Lolium 잡초에서 글리포세이트 내성과 연관된 최초의 보존된 NTSR 유전자로 규명하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Weeds in the Lolium genus, notably, Lolium rigidum and Lolium multiflorum, significantly threaten global crop yields and food production due to evolved glyphosate resistance from heavy reliance on this herbicide. However, the molecular basis for non-target site resistance (NTSR) remains unclear. Comprehensive genomic and transcriptomic analyses were performed on glyphosate-resistant and -susceptible biotypes of L. rigidum and L. multiflorum to identify key genes and regulatory networks linked to this resistance. Several key gene families were associated with herbicide detoxification: ABC transporters (ABCs), cytochrome P450s (CYP450s), aldo-keto reductases (AKRs), and glutathione S-transferases (GSTs). Notably, ABCC3 emerged as a potential conserved NTSR gene in Lolium spp. Transgenic rice overexpressing LrABCC3 exhibited enhanced glyphosate resistance, while candidate transcription factors potentially regulating ABCC3 were identified, with LrB3 being validated to activate its promoter. This study identified ABCC3 as the first conserved NTSR gene linked to glyphosate resistance in Lolium weeds.| 저자 | Luo, Z.; Zeng, Y.; Qian, H.; Zhao, H.; Yu, Q.; Bai, L.; Pan, L. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 73(42), 27115-27125 |
| PMID | 41082625 |
| DOI | 10.1021/acs.jafc.5c10416 |
| MeSH | Glycine; Herbicide Resistance; Glyphosate; Herbicides; Plant Proteins; Lolium; Gene Expression Profiling; Gene Expression Regulation, Plant; ATP-Binding Cassette, Sub-Family C Proteins |