柏连阳院士团队在牛筋草抗草铵膦非靶标机理研究方面取得进展

　　近日，柏连阳院士团队在牛筋草抗草铵膦非靶标抗性机理研究方面取得进展，相关成果以“Eleusine indica Cytochrome P450 and Glutathione S-Transferase Are linked to High-Level Resistance to Glufosinate”为题发表在农林科学领域一区TOP期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF:6.1），并被选为封面文章。湖南省农业科学院2022级硕士研究生何思纷为该论文的第一作者，柏连阳院士和湖南农业大学潘浪教授为通讯作者，湖南大学生物学院隆平分院为第一单位。该研究得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家产业技术体系、湖湘青年英才、湖南省优秀青年科学基金等项目的资助。

 

　　牛筋草是一种具有强抗逆性和竞争性的C4恶性杂草，是世界十大恶性杂草之一，且在我国多个地区广泛发生，严重影响产量农产品质量。草铵膦是一种非选择、广谱灭生性除草剂，具有除草活性高、除草谱广及环境相容性好的特点，广泛应用于全球农业和非耕地的杂草防治，目前已成为仅次于草甘膦的全球第二大灭生性除草剂。但是长期高频重复使用，也增加了草铵膦抗性杂草进化的风险。目前草铵膦抗性杂草还很少见，仅在牛筋草、黑麦草等少数几个种群中发现，相关抗性机理研究较少，尚处于原始资料积累阶段。草铵膦靶标酶胞质型谷氨酰胺合成酶（EiGS1-1）发生Ser-59-Gly突变是牛筋草对其产生靶标抗性的重要分子机理，但非靶标抗性分子还研究较少。明确牛筋草对草铵膦的抗性机理，有助于制定科学的牛筋草防控策略。

 

　　在该研究中，研究团队对在田间采集的一个疑似具有草铵膦抗性的牛筋草种群采用了整株剂量响应生物测定，明确该种群已经对草铵膦产生高水平抗性。在抗性机制研究中，通过草铵膦靶标酶的单克隆测序及表达量检测排除了靶标抗性机理，解毒酶活性抑制分析表明细胞色素P450s（CYP450）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）参与了该种群对草铵膦的代谢过程。进一步通过RNA-Seq分析抗草甘膦牛筋草种群和敏感种群中差异基因的表达，成功鉴定出与代谢抗性相关的3个P450基因（CYP94-1、CYP94-2、CYP71）和1个GST基因（GSTU3）。该研究首次明确了四个与草铵膦非靶标抗性相关的代谢基因，为后续解析更深层次的草铵膦非靶标抗性机理奠定了良好的基础。

 

　　原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c04325