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     时间:2021-04-08 10:05:18  来源:

    堪萨斯州立大学的研究人员发现杂草如何对流行的除草剂草甘膦产生抗药性,这一发现可能对农业和许多其他行业产生广泛的影响。

    他们的工作在3月12日出版的美国国家科学院院刊(PNAS)上发表一篇文章中进行了详细介绍,被认为是世界上科学研究最广的期刊之一。根据其网站, PNAS每月获得2100万次点击。

    K州杂草科学家和 PNAS文章的合著者Mithila Jugulam说,杂草中的除草剂抗性一直是一个巨大的问题,不仅在堪萨斯州和美国,而且在世界许多地方。

    “我们发现新的是这些杂草如何在这么短的时间内发展出对草甘膦的抗性。根据我们的研究,如果您查看帕尔默mar菜中草甘膦抗性的演变,那么它发生的速度似乎非常快。”

    Palmer and菜红和普通大麻是堪萨斯州以及美国其他地区的两大麻烦杂草。草甘膦-广受欢迎的Roundup品牌的关键成分-是广泛用于控制许多杂草的除草剂。但是Jugulam指出,在许多州,草甘膦的耐药性变得越来越普遍。

    Jugulam说:“我们发现抗草甘膦的Palmer mar菜植物带有数百个拷贝的草甘膦靶基因。”“因此,即使施用的剂量比推荐的草甘膦剂量高得多,这些植物也不会被杀死。”

    堪萨斯州立大学小麦遗传资源中心主任比克兰姆·吉尔(Bikram Gill)从事植物遗传学已有近50年的历史。他说,研究人员很快就知道抗性杂草的遗传组成是不同的。

    这项研究的另一位合著者吉尔说:“通常,包括人类在内的所有生物的遗传物质都存在于线性的长DNA分子中,即染色体。”“但是,当(K-State研究人员)研究小组的染色体专家Dal-Hoe Koo和Bernd Friebe研究了这些抗草甘膦的杂草时,草甘膦的靶基因以及其他实际上从染色体上逃脱并形成了一个单独的基因,自我复制的环状DNA结构。”

    科学家将此结构称为染色体外环状DNA(eccDNA)。每个eccDNA都有一个基因拷贝,该基因产生一种酶,该酶是草甘膦的靶标。

    吉尔说:“由于每个细胞中都存在数百个eccDNA,因此酶的数量也很丰富。”“因此,该植物不受草甘膦施用的影响,因此杂草对除草剂具有抗性。”

    吉尔说,迹象表明,一旦杂草获得了eccDNA,抗药性就会像一代人一样迅速发展。

    “我们认为通过eccDNA产生的抗性是暂时的:他说,它可以传给杂草的后代和其他相关杂草。“我们在某种程度上陷入了永久抵抗之中。最终,我们认为这些eccDNA可以整合到线性染色体中。如果发生这种情况,那么他们将永远变得抵抗。”

    相同的K-State小组最近在科学期刊植物生理学上发表了有关常见水h的研究,报告说,含有靶基因的线性染色体的一部分断裂形成了带有几个草甘膦靶基因拷贝的环状染色体。去Jugulam。

    有了他们的新知识,研究人员就可以开始研究消除杂草抗性的策略。

    Jugulam说:“已知这些环状DNA /染色体结构可能不稳定。”“例如,如果我们不重复施用草甘膦或减少草甘膦的选择,我们想探索的是,我们能否使这些环状结构的染色体变得不稳定,并再次使这些植物易受草甘膦的影响。”

    研究小组指出,农民应采用最佳管理策略,例如轮换除草剂和农作物,以减少杂草压力:Jugulam说:“这可能会使不断发展的抗性消散,因为我们知道这些eccDNA和环染色体是不稳定的,在没有除草剂选择压力的情况下可能会丢失。”

    她补充说:“草甘膦作为除草剂分子具有许多良好的特性。”“ K-State和许多其他国家正在推广的建议是“不要滥用草甘膦”。使用推荐的综合杂草管理策略,这样我们就不会失去使用草甘膦来实现农业可持续发展的选择。

     

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