抗除草剂启发

当农业杂草发展抵抗除草剂,他们用两种方式。在目标站点的阻力,一个微小的突变植物的遗传密码意味着化学不再适合蛋白质的攻击而设计的。在non-target-site阻力,整个工厂部署大量解毒的酶化学才能造成伤害。

目标站点阻力对于科学家来说是容易的。他们知道什么是目标蛋白,这意味着他们可以直接在基因代码来找出突变负责。但对于non-target-site阻力,这是一个猜谜游戏。研究人员有时会告诉什么类化学解毒作用的酶,但他们对此几乎一无所知编码这些酶的基因。换句话说,non-target-site阻力是一个黑盒子。

伊利诺伊大学的一项研究是第一个打开那个盒子以一种新的方式,确定基因区域负责non-target-site抗除草剂杂草。

“我们参考基因组的基因映射方法用于杂草,一个物种会导致产量损失70%以上的玉米和抵抗七除草剂的行动模式,”帕特Tranel说,教授和副主管的作物科学伊利诺伊大学和研究报告合著者。“我们能够缩小这两个区域的基因组,或约60基因。”

能够精确的基因non-target-site阻力可以及早发现和除草剂的管理工具。

“我们最终希望开发一个分析农民可以使用告诉如果杂草的在他们的领域是对一个给定的化学,要么确认之前为什么前一个应用程序没有工作或喷雾,看看他们会浪费钱,”布伦特说墨菲博士研究员和作者的研究。“这些基因组分析为目标站点存在阻力,因为我们知道这些突变的基因组区域,但对于non-target-site阻力,我们不知道去哪里看直到现在。

“现在我们知道基因在基因组中这两个小区域。所以我们最终来到一个中间的步骤开发一个化验,种植者可以使用它来决定他们是否应该被喷洒一定化学。”

研究人员专门寻找基因,使杂草的逃避HPPD-inhibiting tembotrione等除草剂化学一般应用于玉米种子和其他生产系统。

找到基因组区域负责,他们交配杂草植物显示阻力或对HPPD抑制剂的敏感性。然后他们暴露了孙子的父母植物HPPD-inhibiting除草剂情况会怎样。因为现在杂草的基因组的完整可用,他们能够寻找共性HPPD-inhibitor应用植物中幸存下来。

基本上“你问这个问题,抗性植物的基因组的一部分做什么他们分享共同之处呢?这让你的哪一部分感兴趣的基因是控制特征。使用这种方法,称为基因映射,我们确定了两个地区的基因组似乎与阻力有关,”Tranel说。

墨菲能够确定哪些植物有两个区域中的每一个,都。这让他排名基因区域的重要性。

“很多时候,我们知道一个特质是由两个基因控制的。但这是否意味着两个基因是同样重要的是,或一个基因负90%的责任,和其他基因10% ?这是我们看的一部分的基因结构特征:基因的数量,他们在哪里,这些不同的基因的相对重要性,”Tranel说。“在这里,我们看到了一个逐步的效果。如果你的地区之一,你是耐药。如果你有另一个,你是耐药。如果你有他们两个?你很耐药。耐药父。”

尽管研究人员仍然不知道哪个60-ish基因HPPD-inhibitor阻力至关重要——他们有后续研究想缩小搜索更远——他们知道所有的基因编码p450酶。这些都是涉及多个研究non-target-site阻力的关键球员。

“虽然仍然p450酶可能参与,我们映射研究表明造成阻力的变化是在p450基因调节,而不是p450基因本身,“Tranel解释道。

HPPD-inhibitors常用在玉米种子和其他玉米生产系统,但是,有趣的是,他们没有使用的领域研究人员收集的杂草的研究。

“没有以前的现场使用历史的化学。所以,真的很有趣,我们的人口是抵抗它。这是怎么发展的?大多数时候你希望发展阻力由于某种形式的选择压力。但在这里,我们没有一个明显的一个,”墨菲说。

Tranel认为non-target-site抵抗除草剂可能带来抗力移转到其他类的类。研究人口对2,4 - d,从另一个类除草剂,可能引发了HPPD-inhibitors阻力。

“为什么我们会有这种植物抵抗多种除草剂呢?有一些共同促进基因组变化阻力吗?很重要的要理解这一点,当我们试图给农民建议他们能做什么来减轻non-target-site阻力,因为它仍然是一个黑盒,”Tranel说。“与目标站点的阻力,我们可以告诉他们使用除草剂不同的行动模式。但在non-target-site阻力,可以代谢除草剂不同,例如,不同的p450的监管方式不同。这就是为什么我们需要解开这进一步想出更好、更明智的策略来减轻non-target-site阻力。”

Tranel预计,随着越来越多的杂草基因组可用,遗传映射将成为调查non-target-site支柱阻力。

“最后,我们得到了我们需要的工具真的代谢抗除草剂的底部,这是当代杂草管理的最大威胁,”他说。

参考:贝法墨菲BP, R, Tranel PJ。在内布拉斯加苋属植物遗传结构底层HPPD-inhibitor阻力tuberculatus人口。害虫等。Sci。2021年。doi:10.1002 / ps.6560

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