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Analysis of Photosynthetic Parameters, Yield, and Quality Correlations in Herbicide-Tolerant Transgenic Hybrid Cotton.
Int J Mol Sci · 2025 · 27 · PMID 41516278 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > GM 작물 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
잡초 스트레스는 면화 생산의 주요 제한 요인으로 남아 있으며, 글리포세이트 내성 품종은 화학적 잡초 방제에 효과적인 해결책을 제공한다. 그러나 제초제 내성과 농업 생리학적 형질 간의 균형을 달성하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 글리포세이트 내성 면화 계통(GGK2)과 기존 우수 품종들을 교배하여 세 가지 잡종 조합을 생성하고 이를 종합적으로 평가하였다. 유전자 발현 분석 결과, 고전적 해독 유전자 GAT는 모든 잡종 조합에서 현저하게 하향 조절된 반면, 글루타티온 대사 및 산화 스트레스 반응과 관련된 유전자인 GR79-EPSPS의 발현은 특히 GGK2 × Y4 조합에서 뚜렷하게 증가하였다. 이러한 차별적 발현 양상은 GR79-EPSPS가 제초제 스트레스 하에서 산화 보호를 제공함으로써 GAT 기능 감소에 보상할 수 있음을 시사한다. 생리학적 측정 결과, GR79-EPSPS 발현이 향상된 잡종 조합, 특히 GGK2 × Y5는 우수한 광합성 색소 조성과 광계 II(PSII) 효율을 나타내어, 광합성 안정성 유지에 있어 GR79-EPSPS의 역할을 입증하였다. 농업적 형질 평가 결과, GGK2 × Y4는 이형접합성(heterosis)을 통해 유의미한 바이오매스 축적과 수확량 개선을 달성하였으나, 섬유 품질 개선은 제한적이었다. 본 연구는 교배를 통해 기존 면화의 제초제 저항성을 효과적으로 향상시켰으며, GR79-EPSPS와 GAT 간의 상호작용이 면화의 제초제 내성을 개선할 수 있음을 밝혀, 제초제 내성과 우수한 농업적 형질을 모두 갖춘 면화 품종 개발을 위한 육종 전략을 제시하였다.
ORIGINAL ABSTRACT
Weed stress remains a major limiting factor in cotton production, and glyphosate-tolerant varieties provide an effective solution for chemical weed control. However, achieving a balance between herbicide tolerance and agronomic physiological traits remains challenging. In this study, three hybrid combinations were generated by crossing a glyphosate-tolerant cotton line (GGK2) with conventional elite lines and were comprehensively evaluated. Gene expression analysis revealed that the classical detoxification gene GAT was significantly downregulated in all hybrid combinations, whereas the expression of GR79-EPSPS, a gene associated with glutathione metabolism and oxidative stress response, was markedly elevated, particularly in the GGK2 × Y4 combination. This differential expression pattern suggests that GR79-EPSPS may compensate for the reduced function of GAT by conferring oxidative protection under herbicide stress. Physiological determination indicated that hybrid combinations with enhanced GR79-EPSPS expression, especially GGK2 × Y5, exhibited superior photosynthetic pigment composition and photosystem II (PSII) efficiency, validating the role of GR79-EPSPS in maintaining photosynthetic stability. Agronomic trait assessment demonstrated that GGK2 × Y4 achieved significant biomass accumulation and yield improvement through heterosis, although fiber quality improvement was limited. This study effectively enhanced the herbicide resistance of conventional cotton through crossbreeding and revealed that the interaction between GR79-EPSPS and GAT can improve cotton tolerance to herbicides, thereby providing a breeding strategy for developing cotton varieties with both herbicide tolerance and superior agronomic traits.
저자He, P.; Liu, M.; Jiang, H.; Zhang, Z.; Bian, Z.; Liu, Y.; Ma, H.; Zhu, J.; Jiao, T.; Liu, R.
저널International journal of molecular sciences
권·호·쪽27(1)
PMID41516278
DOI10.1155/2015/861907
MeSHGossypium; Photosynthesis; Plants, Genetically Modified; Herbicides; Herbicide Resistance; Gene Expression Regulation, Plant; Glycine; Glyphosate; Plant Proteins
APA 7판
He, P., Liu, M., Jiang, H., Zhang, Z., Bian, Z., Liu, Y., Ma, H., Zhu, J., Jiao, T., & Liu, R. (2025). Analysis of Photosynthetic Parameters, Yield, and Quality Correlations in Herbicide-Tolerant Transgenic Hybrid Cotton. Int J Mol Sci, 27(1). https://doi.org/10.1155/2015/861907
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