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植保所在草甘膦抗性雜草進化機制研究方面取得新進展
近日，植保所雜草防控課題組聯(lián)合澳大利亞西澳大學、美國密歇根州立大學相關團隊在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密歇根州立大學Nicholas A. Johnson博士為論文第一作者，西澳大學余勤教授、美國密歇根州立大學Eric Patterson教授和田興山研究員為論文共同通訊作者。美國密歇根大學Nathan Hall博士參與該項工作。
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EPSPS基因復增對草甘膦產(chǎn)生抗藥性。但由于全球雜草基因組學資源有限，EPSPS基因復增的起源和分子機制在許多草甘膦抗性雜草中難以解析。
本研究通過三代基因組測序技術，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序信息等，對草甘膦靶基因EPSPS的新增拷貝序列進行了精細組裝和分析，明確了EPSPS基因在染色體上的定位，同時發(fā)現(xiàn)在草甘膦抗性牛筋草中，EPSPS基因與其它幾個基因融合后形成復增片段“EPSPS- cassette”插入到基因組的一個或多個亞端粒區(qū)域，這些區(qū)域的中EPSPS基因的復增可能是通過減數(shù)分裂時期染色體不均等交換發(fā)生的。本研究拓展了對染色體亞端粒區(qū)作為新變異發(fā)生區(qū)的重要性的認識，為除草劑抗性進化研究開辟了新視野；研究成果是牛筋草基因組學研究的重大突破，為除草劑的研發(fā)和新作用機制除草劑的創(chuàng)制提供了豐富的基因資源。
本研究得到國家自然科學基金（32272568和31871984），廣東省科技計劃項目（2019B121201003），美國密歇根大學基金項目（DGE-1828149和T32-GM110523）和澳洲GRDC項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-40407-6
