植保所在草甘膦抗性雜草進(jìn)化機(jī)制方面取得新進(jìn)展
近日，植保所雜草防控課題組聯(lián)合澳大利亞西澳大學(xué)、美國(guó)密歇根州立大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊(duì)在Nature communications（中科院大類一區(qū)，IF=16.6）上發(fā)表題為“Subtelomeric 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase copy number variation confers glyphosate resistance in Eleusine indica”的研究論文。植保所張純研究員和美國(guó)密歇根州立大學(xué)博士Nicholas A. Johnson為論文第一作者，西澳大學(xué)余勤教授、美國(guó)密歇根州立大學(xué)Eric Patterson教授和田興山研究員為論文共同通訊作者。美國(guó)密歇根大學(xué)Nathan Hall博士參與該項(xiàng)工作。
草甘膦是全球產(chǎn)、銷、用居首位的非選擇性除草劑。牛筋草是一種全球性惡性雜草，在華南地區(qū)廣泛發(fā)生，前期研究發(fā)現(xiàn)廣東地區(qū)絕大多數(shù)牛筋草種群通過(guò)EPSPS基因復(fù)增對(duì)草甘膦產(chǎn)生抗藥性。但由于全球雜草基因組學(xué)資源有限，EPSPS基因復(fù)增的起源和分子機(jī)制在許多草甘膦抗性雜草中難以解析。
本研究通過(guò)三代基因組測(cè)序技術(shù)，獲得了草甘膦敏感型和抗型牛筋草高質(zhì)量基因組資源。利用該基因組及重測(cè)序信息等，對(duì)草甘膦靶基因EPSPS的新增拷貝序列進(jìn)行了精細(xì)組裝和分析，明確了EPSPS基因在染色體上的定位，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在草甘膦抗性牛筋草中，EPSPS基因與其它幾個(gè)基因融合后形成復(fù)增片段“EPSPS- cassette”插入到基因組的一個(gè)或多個(gè)亞端粒區(qū)域，這些區(qū)域的中EPSPS基因的復(fù)增可能是通過(guò)減數(shù)分裂時(shí)期染色體不均等交換發(fā)生的。本研究拓展了對(duì)染色體亞端粒區(qū)作為新變異發(fā)生區(qū)的重要性的認(rèn)識(shí)，為除草劑抗性進(jìn)化研究開辟了新的視野；研究成果是牛筋草基因組學(xué)研究的重大突破，為除草劑的研發(fā)和新作用機(jī)制除草劑的創(chuàng)制提供了豐富的基因資源。
本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（32272568和31871984），廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2019B121201003），美國(guó)密歇根大學(xué)基金項(xiàng)目（DGE-1828149和T32-GM110523）和澳洲GRDC項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-40407-6