The blackgrass genome reveals patterns of non-parallel evolution of polygenic herbicide resistance.
The blackgrass genome reveals patterns of non-parallel evolution of polygenic herbicide resistance.
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DOI：
10.1111/nph.18655
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发表时间：
2023-03
期刊：
影响因子：
9.4
通讯作者：
Saski, Christopher
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cai, Lichun;Comont, David;MacGregor, Dana;Lowe, Claudia;Beffa, Roland;Neve, Paul;Saski, Christopher
关键词：
在全球范围内，杂草植物是可持续作物生产的主要制约因素。杂草的成功在很大程度上取决于它们在面对人类干预的农业生态系统管理时迅速适应的能力。麦冬(Alopecurus Myosuroides)是一种影响欧洲农业的杂草，分布广泛，危害严重。在这里，我们报道了一个染色体规模的黑草基因组组装，并利用这个参考基因组来探索非靶点除草剂抗性(NTSR)的基因组/遗传学基础。基于我们对两个具有相同NTSR表型的不同黑草群体的F_2种子家系的分析，我们证明了该性状是多基因的，是从现有的遗传变异中进化而来的。我们提出的证据表明，NTSR的选择同时具有并行和非并行进化的特征。在几个胁迫和防御反应基因家族的转录水平上存在平行和非平行的变化。然而，在基因组水平上，支撑NTSR的遗传位点在不同的种子家族之间是不同的(非平行的)。我们推测，胁迫和防御相关基因家族的数量、调控和功能的变化使杂草物种能够通过在大型多功能基因家族中的基因突起来快速进化NTSR。这些结果为植物在快速变化的环境中适应的潜力和性质提供了新的见解。
Globally, weedy plants are a major constraint to sustainable crop production. Much of the success of weeds rests with their ability to rapidly adapt in the face of human‐mediated management of agroecosystems. Alopecurus myosuroides (blackgrass) is a widespread and impactful weed affecting agriculture in Europe. Here we report a chromosome‐scale genome assembly of blackgrass and use this reference genome to explore the genomic/genetic basis of non‐target site herbicide resistance (NTSR). Based on our analysis of F2 seed families derived from two distinct blackgrass populations with the same NTSR phenotype, we demonstrate that the trait is polygenic and evolves from standing genetic variation. We present evidence that selection for NTSR has signatures of both parallel and non‐parallel evolution. There are parallel and non‐parallel changes at the transcriptional level of several stress‐ and defence‐responsive gene families. At the genomic level, however, the genetic loci underpinning NTSR are different (non‐parallel) between seed families. We speculate that variation in the number, regulation and function of stress‐ and defence‐related gene families enable weedy species to rapidly evolve NTSR via exaptation of genes within large multi‐functional gene families. These results provide novel insights into the potential for, and nature of plant adaptation in rapidly changing environments.
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影响因子：
4.1
作者：
Comont, David;MacGregor, Dana R.;Crook, Laura;Hull, Richard;Nguyen, Lieselot;Freckleton, Robert P.;Childs, Dylan Z.;Neve, Paul
通讯作者：
Neve, Paul
影响因子：
5.6
作者：
Franco-Ortega S;Goldberg-Cavalleri A;Walker A;Brazier-Hicks M;Onkokesung N;Edwards R
通讯作者：
Edwards R
DOI：
10.1073/pnas.97.13.7002
发表时间：
2000-06-20
影响因子：
11.1
作者：
Fedoroff, N
通讯作者：
Fedoroff, N
影响因子：
9.3
作者：
Durand NC;Shamim MS;Machol I;Rao SS;Huntley MH;Lander ES;Aiden EL
通讯作者：
Aiden EL
影响因子：
12.3
作者：
Haas, Brian J.;Salzberg, Steven L.;Zhu, Wei;Pertea, Mihaela;Allen, Jonathan E.;Orvis, Joshua;White, Owen;Buell, C. Robin;Wortman, Jennifer R.
通讯作者：
Wortman, Jennifer R.