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Departures from Mendelian inheritance of EPSPS gene copies in a herbicide-resistant weed.
Proc Biol Sci · 2026 · 293 · PMID 42306865 · 등급8 기타 사례보고 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
본 연구에서는 이배성화된 농업 잡초인 Amaranthus palmeri에서 제초제 내성 관련 유전자 복제수(gene copy number)의 유전 및 개체 내 변이에 대해 보고하였다. 글리포세이트 내성 유전자 EPSPS의 복제수는 디지털 방울 중합효소 연쇄 반응(digital droplet polymerase chain reaction)을 이용하여 개체 내 및 통제 교배를 통해 얻은 부모와 자손 간에 정량화하였으며, 그 복제수는 1개에서 약 160개까지 다양했다. 부모로부터 자손으로의 유전자 복제수 유전 양상은 비선형적인 패턴을 보이며 방향성이 변화하였다. 약 33개의 임계점 이하에서는 부모-자손 관계의 기울기가 높았으며(1.60), 이는 적은 수의 유전자 복제수를 가진 부모가 부모 대비 유사하거나 증가된 평균 자손 복제수를 산출하기 때문이다. 반면, 이 임계점을 초과하면 기울기는 낮아지며(0.21), 높은 복제수를 가진 부모의 자손은 부모보다 점차 적은 수의 EPSPS 복제수를 보유하였다. 개체 내 복제수 분산도는 평균 개체 복제수가 증가함에 따라 커졌으며, 이는 자손 복제수의 변이에 기여하는 것으로 보이나, 극단적인 초과(transgressive) 복제수 변이 또는 높은 복제수의 소실을 설명하기에는 불충분하였다. 요약하자면, 복제수는 더 많은 복제수를 가진 부모에서 덜 안정적이며 자손에게 낮은 비율로 전달된다. 이는 EPSPS 복제수 증가를 통한 제초제 내성 진화에 대한 제약을 시사한다.
ORIGINAL ABSTRACT
Here, we report on inheritance and intra-individual variation in gene copy number associated with the rapid evolution of herbicide resistance in the dioecious, agricultural weed Amaranthus palmeri. Copy number variation for the glyphosate resistance gene EPSPS was quantified using digital droplet polymerase chain reaction within individuals and for parents and offspring of controlled crosses, with copy numbers ranging from 1 to approximately 160. The nonlinear pattern of gene copy number inheritance from parent to offspring exhibits shifting directionality. Below the threshold of approximately 33 copies, the slope of the parent-offspring relationship is high (1.60) because parents with fewer gene copies yield similar or increased mean offspring copy numbers, relative to parents. By contrast, above the threshold, the slope is low (0.21), and offspring of high copy number parents carry increasingly fewer EPSPS copies than parents. Intra-individual variance in copy number increases with mean individual copy number, probably contributing to variation in offspring copy number, but not sufficient to explain extreme transgressive copy number variants nor the loss of high copy number. In short, the copy number is less stable and transmitted to offspring at a lower rate in parents with more copies. This suggests a constraint on the evolution of herbicide resistance through increased EPSPS copy number.
저자Han, L. H.; Dungey, K. F.; Yakimowski, S. B.
저널Proceedings. Biological sciences
권·호·쪽293(2073)
PMID42306865
DOI10.1098/rspb.2026.0685
MeSHAmaranthus; Herbicide Resistance; Herbicides; Plant Weeds; Gene Dosage; Glyphosate; Glycine; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; DNA Copy Number Variations
APA 7판
Han, L. H., Dungey, K. F., & Yakimowski, S. B. (2026). Departures from Mendelian inheritance of EPSPS gene copies in a herbicide-resistant weed. Proc Biol Sci, 293(2073). https://doi.org/10.1098/rspb.2026.0685
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