课题基金基金详情
细胞色素P450基因CYP81A1过表达介导多花黑麦草抗精噁唑禾草灵的代谢机制
结题报告
批准号:
31901905
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
潘浪
依托单位:
学科分类:
C1404.农田草害、鼠害及其他有害生物
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
抗精噁唑禾草灵的多花黑麦草是严重威胁我国小麦安全生产的重要恶性杂草之一。代谢抗性作为最重要、最常见的非靶标抗性机理,其威胁相比靶标抗性更大但研究进展缓慢。本项目申请者前期研究发现:细胞色素P450基因CYP81A1参与了多花黑麦草对精噁唑禾草灵的代谢解毒,该基因过量表达后可导致水稻愈伤组织对精噁唑禾草灵产生抗性,但是其精准的机理尚不清楚。申请者拟继续以多花黑麦草的抗性生物型与对应的敏感型为研究材料,通过生物信息学、分子生物学与代谢组学等多学科的交叉研究方法,首先以分子模拟、异源表达明确多花黑麦草CYP81A1基因与精噁唑禾草灵抗性的关系,其次通过转基因水稻佐证多花黑麦草来源CYP81A1基因的功能,最后探明多花黑麦草CYP81A1基因参与解毒精噁唑禾草灵的代谢通路。预期研究结果可揭示CYP81A1过表达介导的多花黑麦草代谢抗性的机理,发现杂草代谢抗性的新机理,应用前景广阔。
英文摘要
Wheat is an important crop in China. Lolium multiflorum is a serious gramineous weed in wheat fields in China. Fenoxaprop is one of the most widely used aryloxyphenoxypropionate herbicides (AOPPs) in China to control annual gramineous weeds in wheat fields. However, its controlling efficiency has been decreasing with the contiuous application in fields. Currently, target-site resistance and metabolic resistance are recognized as the main mechanism of resistance. In our previous research, target-site resistance were excluded from one fenoxaprop-resistant L. multiflorum. RNA-seq analysis and a series of phenotype/genotype validation experiments reveal one cytochrome P450 contig CYP81A1 higher expressed in the R than S L. multiflorum plants. Rice calli overexpressing the CYP81A1 gene is resistant to fenoxaprop. In the present study, we aim to study the bioinformatics molecular modeling of CYP81A1 gene, express the CYP81A1 protein in E.coli, and overexpress CYP81A1 gene in rice seedlings, performe metabolomics analysis of CYP81A1 transgenic rice seedlings. The results of this study can reveal a novel metabolic gene that confers resistance to fenoxaprop, and provide the key information to the management of fenoxaprop-resistant L. multiflorum.
小麦是我国重要粮食作物,多花黑麦草是我国小麦田恶性杂草,精噁唑禾草灵是防除小麦田禾本科杂草的重要药剂,目前抗性严重。目前靶标抗性和代谢抗性被公认为抗性产生的主要原因。本项目前期研究已发现抗精噁唑禾草灵多花黑麦草R3种群,并发现R3种群仅存在代谢抗性,且通过转录组测序技术挖掘出可能参与抗性的细胞色素P450基因CYP81A1,该基因过量表达后可导致水稻愈伤组织对精噁唑禾草灵产生抗性。本项目通过同源建模法解析多花黑麦草CYP81A1蛋白与精噁唑禾草灵的结合及其位点,明确精噁唑禾草灵伸入由CYP81A1蛋白多个氨基酸组成的疏水口袋中,并可与之稳定结合。异源表达成功获得多花黑麦草CYP81A1蛋白,将成功重组蛋白与精噁唑禾草灵进行降解实验,通过质谱解析了代谢最终产物的结构。成功获得CYP81A1过表达的转基因水稻幼苗,用精噁唑禾草灵处理后,明确多花黑麦草中的CYP81A1基因可在成株水平导致水稻对精噁唑禾草灵的抗性,确定了该基因的功能。使用代谢组学分析了对抗性/敏感多花黑麦草、CYP81A1/GFP过表达的转基因水稻的代谢通路,通过联合分析找出它们共同变化的部分为初级胆酸合成途径和二级代谢物合成途径,表明这两个途径很有可能是多花黑麦草CYP81A1 基因参与的代谢通路。本项目的研究结果可明确CYP81A1基因参与的代谢抗性,丰富杂草代谢抗性机理,还能为该抗性多花黑麦草种群的治理提供有效的技术指导。
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
Enhanced Metabolism Evolved High-Level Resistance to Fenoxaprop-P-Ethyl in Alopecurus japonicus
代谢增强导致看婆对精恶唑禾草灵产生高水平耐药性
DOI:10.3390/agronomy12092172
发表时间:2022-09
期刊:Agronomy
影响因子:--
作者:Zongfang Li;Haozhe Liu;Junzhi Wang;Wen Chen;Lianyang Bai;Lang Pan
通讯作者:Lang Pan
An ABCC-type transporter endowing glyphosate resistance in plants
赋予植物草甘膦抗性的 ABCC 型转运蛋白
DOI:10.1073/pnas.2100136118
发表时间:2021-04-20
期刊:PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子:11.1
作者:Pan, Lang;Yu, Qin;Powles, Stephen
通讯作者:Powles, Stephen
DOI:10.3390/ijms24010528
发表时间:2022-12-28
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:
通讯作者:
The Ile-2041-Val mutation in the ACCase gene confers resistance to clodinafop-propargyl in American sloughgrass (Beckmannia syzigachne Steud.)
ACCase 基因中的 Ile-2041-Val 突变赋予美国腐草 (Beckmannia syzigachne Steud.) 对炔草酯的抗性
DOI:10.1002/ps.6271
发表时间:2021
期刊:Pest Management Science
影响因子:4.1
作者:Junzhi Wang;Yajun Peng;Wen Chen;Qin Yu;Lianyang Bai;Lang Pan
通讯作者:Lang Pan
CYP81A68 confers metabolic resistance to ALS and ACCase-inhibiting herbicides and its epigenetic regulation in Echinochloa crus-galli
CYP81A68赋予稗草对ALS和ACCase抑制性除草剂的代谢抗性及其表观遗传调控
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.128225
发表时间:2022-01-12
期刊:JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
影响因子:13.6
作者:Pan, Lang;Guo, Qiushuang;Bai, Lianyang
通讯作者:Bai, Lianyang
转录因子TGA4调控多花黑麦草抗精噁唑禾草灵的分子机制
  • 批准号:
    32372568
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    潘浪
  • 依托单位:
杂草代谢抗性相关CytP450 基因过量表达的转录调控机制
  • 批准号:
    2021JJ20002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    潘浪
  • 依托单位:
细胞色素P450基因CYP81A6过表达介导稗草抗五氟磺草胺的代谢机制
  • 批准号:
    2020JJ5238
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    潘浪
  • 依托单位:
国内基金
海外基金