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从萌发延迟角度研究棒头草除草剂抗性种群适合度下降的分子调控机制
结题报告
批准号:
31800344
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
于晓玥
依托单位:
学科分类:
C0304.种群生态学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张建萍、唐伟、祁美娟
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中文摘要
除草剂抗药性杂草伴随适合度下降的报道屡见不鲜,但其分子调控机制的认知十分有限。本项目以棒头草乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂类除草剂的抗性种群为研究对象,前期研究表明该种群的靶标蛋白ACCase发生突变,并伴随适合度下降的现象,具体表现为种子萌发延迟,生长周期缩短,竞争力下降等生物学特性。本项目拟利用转录组学方法,研究靶标基因ACCase突变对种子萌发的分子调控机制。首先,比较棒头草抗性与敏感种群萌发种子的转录组,筛选差异基因,明确潜在目标萌发基因。构建抗性和敏感靶标ACCase基因的转基因拟南芥,明确抗性靶标基因是否直接影响种子萌发,同时构建目标萌发基因及其与抗性和敏感ACCase基因的双表达转基因拟南芥,测定种子萌发率来判断是否目标萌发基因直接或与抗性靶标基因共同作用影响种子萌发。该项目开展将帮助我们深入了解抗性杂草伴随适合度代价的分子机制,为抗性杂草治理提供更合理的解决方案。
英文摘要
Many studies reported that herbicide resistant weed exhibited fitness cost, but the knowledge about the molecular mechanism of the regulation between herbicide target gene and fitness cost is still limited. Our previous study found one Polypogon fugax population which is resistant to acetyl-coA carboxylase (ACCase) herbicides due to an amino acid substitution in ACCase protein. It also exhibited decreased germination ability, shorter life cycle and decreased competition ability compared with the susceptible population. In this project, we will utilize transcriptomic methods to investigate the regulation mechanism between herbicide resistance and seed germination delay. First, we will analysis the transcriptome of germinated seeds of resistant and susceptible P.fugax populations and select the different expressed genes as target germination genes. Meanwhile, we will construct the transgenic Arabidopsis with resistant and susceptible ACCase gene, target germination genes or both of them, and detect the germination ability of these transgenic Arabidopsis seeds to investigate if the germination delay is directly caused by ACCase mutation or regulated by other germination related genes. This project will give us a better understanding of the regulation mechanism of fitness cost in herbicide resistant weed, and provide better solution in weed management and control.
除草剂抗药性杂草经常会出现适合度下降的现象,表现在种子萌发力下降,生物量降低,生长周期缩短等方面,然而抗性机制与适合度下降之间的调控关系仍不清楚。本研究以抗乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂类除草剂的棒头草种群为研究对象,通过转录组学方法,比较抗性种群与敏感种群在萌发3天和6天之间差异表达的基因。结果显示,有24个差异表达基因属于脂肪酸代谢途径,糖酵解,三羧酸循环途径和磷酸戊糖途径,如ACCase,FabG,GPI,FBA,SDHB等,这些基因在萌发过程中上调表达为种子萌发提供能量,但抗性种群的表达量显著低于敏感种群,说明抗性种子萌发过程的能量代谢水平低于敏感种群,同时可溶性糖和可溶性蛋白含量在抗性种群的含量显著低于敏感种群,佐证了转录组的结果;此外,3个赤霉素合成相关基因在抗性种群的表达量低于敏感种群,6个脱落酸信号传导相关的基因在抗性种群的表达量高于敏感种群,同时外源赤霉素,脱落酸,多效唑与氟啶酮对种子萌发率的影响趋势也与相关基因的表达趋势一致,说明赤霉素和脱落酸信号传导途径参与调控抗性棒头草种子萌发。此外,我们在研究中发现抗ACCase类除草剂的棒头草种群对乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂的甲磺隆表现中等程度的抗性,于是我们探索了棒头草对甲磺隆的抗药性机制,首次克隆得到棒头草的ALS基因,抗性种群的ALS基因中不存在抗药性相关的突变位点,测得抗性种群的ALS酶对甲磺隆的敏感性低于敏感种群,并且非靶标抗性相关的GST酶和P450酶也参与了抗性种群对甲磺隆的抗药性机制。本研究揭示了抗性棒头草萌发延迟的分子调控机制以及棒头草多抗性机制,为抗性杂草适合度下降的研究提供依据,为抗性棒头草的治理提供有效的防治方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:doi:10.3390/plants9091191
发表时间:2020
期刊:Plants
影响因子:--
作者:Xiaoyue Yu;Wei Tang;Yongjie Yang;Jiangping Zhang;Yongliang Lu
通讯作者:Yongliang Lu
DOI:10.3390/plants10071309
发表时间:2021-06-28
期刊:Plants (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Yu X;Wu H;Zhang J;Yang Y;Tang W;Lu Y
通讯作者:Lu Y
Comparative Transcriptome Analysis Revealing the Different Germination Process in Aryloxyphenoxypropionate-Resistant and APP-Susceptible Asia Minor Bluegrass (Polypogon fugax).
比较转录组分析揭示了抗芳氧基苯氧基丙酸酯和 APP 敏感的小亚细亚早熟禾 (Polypogon fugax) 的不同发芽过程
DOI:10.3390/plants9091191
发表时间:2020-09-12
期刊:Plants (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Yu X;Tang W;Yang Y;Zhang J;Lu Y
通讯作者:Lu Y
稗草糖基转移酶基因EcUGT37对氯氟吡啶酯代谢增强机制研究
  • 批准号:
    ZYQ25C140001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    于晓玥
  • 依托单位:
国内基金
海外基金