• 中國農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會
  • 金旺智能
  • 中國農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會
  • 作物123
  • 報告訂閱咨詢

我國科學(xué)家成功解析非轉(zhuǎn)基因抗除草劑油菜新種質(zhì)DS3的抗性機制

責(zé)任編輯：左彬彬 來源：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 日期：2021-07-02

 

油菜是我國第一大油料作物,其穩(wěn)定生產(chǎn)在國家糧油安全戰(zhàn)略中具有重要作用。當(dāng)前我國油菜生產(chǎn)方式正由傳統(tǒng)的勞動密集型向規(guī)?；?、機械化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,化學(xué)除草已成為油菜輕簡栽培的重要環(huán)節(jié)。與此同時,隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展,農(nóng)村勞動力成本大幅提高,油菜因比較效益低而伴生的生產(chǎn)管理粗放,導(dǎo)致草害日益嚴(yán)重,雜草防控難題成為制約我國油菜生產(chǎn)的重要因素之一。化學(xué)除草是控制農(nóng)田雜草經(jīng)濟有效手段。然而,由于抗除草劑油菜品種的缺乏,造成我國油菜生產(chǎn)化除面積非常有限。因此,創(chuàng)制對特定除草劑具有高度抗性的油菜新種源,選育抗性品種實現(xiàn)化除對推動我國油菜生產(chǎn)發(fā)展刻不容緩。


近日,江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜團隊在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“Development and molecular analysis of a novel acetohydroxyacid synthase rapeseed mutant with high resistance to sulfonylurea herbicides”的研究論文。課題組對前期獲得的乙酰羥基酸合酶(AHAS)突變的磺酰脲類除草劑抗性油菜種質(zhì)M342后代進行再次EMS誘變,創(chuàng)制獲得了一個AHAS雙基因位點突變的新種源DS3,其抗性效應(yīng)為除草劑推薦使用濃度的16倍(圖A,D)。參考擬南芥氨基酸序列,分析發(fā)現(xiàn)其中一個突變位點是與M342相同的AHAS3上Trp574Leu氨基酸取代,另一個新突變位點為AHAS1上Pro197Leu氨基酸取代。分離獲得含AHAS1上Pro197Leu突變的材料M196,抗性效應(yīng)是除草劑推薦使用濃度的2倍,并在擬南芥中進行了抗性轉(zhuǎn)基因功能驗證(圖1C)。隨后開發(fā)出檢測新突變位點的KASP分子標(biāo)記,在F2代群體中可有效進行抗除草劑基因型鑒定(圖1B)。雙突變位點間表現(xiàn)出較強的協(xié)同作用,導(dǎo)致了DS3的高抗除草劑表型(圖1A,E)。對野生型和單突的AHAS1和AHAS3蛋白進行三維結(jié)構(gòu)解析,發(fā)現(xiàn)這兩個蛋白的3D構(gòu)象改變(圖1F-G)可能是引起油菜除草劑毒性響應(yīng)、AHAS酶活性和基因表達等除草劑抗性變化的原因。


目前江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜團隊已創(chuàng)制獲得M342、DS3和5N等抗除草劑新種質(zhì),相關(guān)抗性基因?qū)＠D(zhuǎn)化800萬元?？剐苑N質(zhì)已被全國30多家油菜科研優(yōu)勢單位引種利用,課題組利用抗性種質(zhì)育成我國首個非轉(zhuǎn)基因抗除草劑油菜新品種寧R101(GPD油菜籽2018320256),在生產(chǎn)上示范推廣應(yīng)用。以上抗性基因資源的有效利用可高效解決我國油菜生產(chǎn)雜草防控“卡脖子”難題,打破西方壟斷局面,推動油菜生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展。


738b4710b912c8fc8895895e8599294dd7882165.jpeg

圖1高抗磺酰脲類除草劑油菜新種質(zhì)DS3的抗性和遺傳分析

中國農(nóng)藥工業(yè)網(wǎng) 版權(quán)所有

地址:北京市朝陽區(qū)農(nóng)展館南里通廣大廈7層

電話:010-84885233 京公網(wǎng)安備11010502025163