柏連陽院士團隊在牛筋草抗草銨膦非靶標機理研究方面取得進展

　　近日，柏連陽院士團隊在牛筋草抗草銨膦非靶標抗性機理研究方面取得進展，相關(guān)成果以“Eleusine indica Cytochrome P450 and Glutathione S-Transferase Are linked to High-Level Resistance to Glufosinate”為題發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域一區(qū)TOP期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF:6.1），并被選為封面文章。湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院2022級碩士研究生何思紛為該論文的第一作者，柏連陽院士和湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)潘浪教授為通訊作者，湖南大學(xué)生物學(xué)院隆平分院為第一單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目和面上項目、國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、湖湘青年英才、湖南省優(yōu)秀青年科學(xué)基金等項目的資助。

 

　　牛筋草是一種具有強抗逆性和競爭性的C4惡性雜草，是世界十大惡性雜草之一，且在我國多個地區(qū)廣泛發(fā)生，嚴重影響產(chǎn)量農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。草銨膦是一種非選擇、廣譜滅生性除草劑，具有除草活性高、除草譜廣及環(huán)境相容性好的特點，廣泛應(yīng)用于全球農(nóng)業(yè)和非耕地的雜草防治，目前已成為僅次于草甘膦的全球第二大滅生性除草劑。但是長期高頻重復(fù)使用，也增加了草銨膦抗性雜草進化的風(fēng)險。目前草銨膦抗性雜草還很少見，僅在牛筋草、黑麥草等少數(shù)幾個種群中發(fā)現(xiàn)，相關(guān)抗性機理研究較少，尚處于原始資料積累階段。草銨膦靶標酶胞質(zhì)型谷氨酰胺合成酶（EiGS1-1）發(fā)生Ser-59-Gly突變是牛筋草對其產(chǎn)生靶標抗性的重要分子機理，但非靶標抗性分子還研究較少。明確牛筋草對草銨膦的抗性機理，有助于制定科學(xué)的牛筋草防控策略。

 

　　在該研究中，研究團隊對在田間采集的一個疑似具有草銨膦抗性的牛筋草種群采用了整株劑量響應(yīng)生物測定，明確該種群已經(jīng)對草銨膦產(chǎn)生高水平抗性。在抗性機制研究中，通過草銨膦靶標酶的單克隆測序及表達量檢測排除了靶標抗性機理，解毒酶活性抑制分析表明細胞色素P450s（CYP450）和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）參與了該種群對草銨膦的代謝過程。進一步通過RNA-Seq分析抗草甘膦牛筋草種群和敏感種群中差異基因的表達，成功鑒定出與代謝抗性相關(guān)的3個P450基因（CYP94-1、CYP94-2、CYP71）和1個GST基因（GSTU3）。該研究首次明確了四個與草銨膦非靶標抗性相關(guān)的代謝基因，為后續(xù)解析更深層次的草銨膦非靶標抗性機理奠定了良好的基礎(chǔ)。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c04325