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经作所油菜创新团队揭示抗除草剂油菜的非靶标抗性分子机制
作者:胡茂龙

4月27日,经作所油菜创新团队在Plant,Cell & Environment (PCE) 期刊 (Q1,IF=7.947) 上发表了题为“Comparative proteomic and physiological analyses reveal tribenuron-methyl phytotoxicity and nontarget-site resistance mechanisms in Brassica napus”的论文,揭示了非转基因抗磺酰脲类除草剂油菜的非靶标抗性分子机制。

草害严重影响油菜产量和品质,化学除草是控制田间草害的有效措施。磺酰脲类(SU)除草剂具有高效低量、低毒、杀草谱广、环境友好等优点,然而油菜对SU敏感,限制了SU在油菜中的应用,培育具有SU抗性的油菜品种能有效解决这一问题。M342是我国公开报道的第一个经化学诱变获得的非转基因抗SU类除草剂油菜新种质,其靶标抗性由ALS 靶酶BnALS3上Trp574Leu突变所致,但M342中是否存在非靶标抗性机制尚不清楚。


非转基因抗除草剂种质M342中响应TBM处理的上调蛋白互作网络分析

研究利用基于iTRAQ的定量蛋白质组学,结合细胞学观察、生理生化分析等比较了M342及其野生型N131在SU类除草剂苯磺隆(TBM)处理前后的差异。研究发现TBM处理后,野生型N131的幼苗生长受阻,叶绿素含量下降,叶绿体结构被破坏,光合作用受损。此外,N131细胞自噬活性增强,氧化胁迫加重。相比之下,TBM对M342的影响不明显。进一步比较TBM处理前后两个材料叶片蛋白组之间的差异,发现M342中参与除草剂解毒的蛋白水平显著提高,且差异蛋白显著富集于谷胱甘肽代谢和氧化还原酶类代谢途径。与TBM处理后的野生型相比,M342中抗氧化相关酶类酶活性提高,活性氧及膜脂过氧化程度降低。值得一提的是,M342中与逆境应答和防御相关的部分蛋白在TBM处理前后均显著提高,可能赋予突变体组成型的非靶标抗性。研究鉴定了与SU类除草剂非靶标抗性相关的新蛋白,为研究作物除草剂的分子机制提供了新线索,为培育抗除草剂作物奠定了理论基础。

江苏省农科院油菜创新团队胡茂龙研究员为论文第一作者,经作所为第一署名单位。南京农业大学楚璞副教授为论文通讯作者。江苏省农科院经作所油菜创新团队首席张洁夫研究员、南京农业大学管荣展教授参与了研究。该研究得到了国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系、江苏省农业科技自主创新资金等项目的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.14598