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)?;C(jī)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(shí),隨著我國經(jīng)濟(jì)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(jì)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(shí)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(tuán)隊(duì)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(jìn)行再次EMS誘變,創(chuàng)制獲得了一個AHAS雙基因位點(diǎn)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(diǎn)是與M342相同的AHAS3上Trp574Leu氨基酸取代,另一個新突變位點(diǎn)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(jìn)行了抗性轉(zhuǎn)基因功能驗(yàn)證(圖1C)。隨后開發(fā)出檢測新突變位點(diǎn)的KASP分子標(biāo)記,在F2代群體中可有效進(jìn)行抗除草劑基因型鑒定(圖1B)。雙突變位點(diǎn)間表現(xiàn)出較強(qiáng)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(jìn)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(dá)等除草劑抗性變化的原因。
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
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