在waterhemp中发现了新的阿特拉津耐药基因

几十年来，Waterhemp一直与农民进行军备竞赛。几乎每次农民用新的除草剂攻击杂草时，水都会对它产生抗性，从而降低或消除化学物质的功效。一些waterhemp种群已经进化出对多种除草剂的抗性，使得它们难以杀死。增加挑战的是，waterhemp至少可以通过两种方式发展阻力。在靶位点抗性中，基因突变改变了除草剂设计用于攻击的蛋白质。由于蛋白质结合位点不合适，除草剂变得无效。目标位点阻力的优势在于使用标准实验室程序相对容易识别。

代谢抗性是一种不同的野兽。植物使用数百种可能的酶中的任何一种来解毒化学物质，使其无用。虽然伊利诺伊大学的杂草科学家Dean Riechers，Rong Ma和Josh Skelton最近开发了一种快速简便的代谢抗性检测方法，但他们仍然无法知道哪种酶是负责任的。

到现在。

“我们认为我们在大海捞针中找到了针头，”Riechers说。

Riechers和他的同事专注于对阿特拉津的代谢抗性，阿特拉津是一种已经使用了数十年的化学物质，尽管对环境影响越来越大，但仍然喷洒在美国大约80%的玉米种植面积上。

根据之前在U of I的研究，研究小组知道抗性waterhemp用一类称为GSTs的酶代谢阿特拉津。“已知植物有50-120个GST基因。我们想知道抗性是否来自其中一个，以及我们能否找到它，”Riechers说。

前研究生 Anton Evans从waterhemp中分离出候选的GST蛋白，并研究了它们在抗性和敏感植物中的表达。其中一种GST蛋白在抗性植物中极为丰富，但在敏感植物中几乎不存在。研究生Sarah O'Brien更密切地研究了编码GST蛋白的基因，特别是其变体或等位基因。她注意到，当存在这个基因的两个显性等位基因时，它需要超过建议的阿特拉津速率的14倍才能破坏植物。

“杂合植物 - 那些只有一个主要等位基因拷贝的植物 - 具有更高的伤害。在一个有四到五个杂合植物的实验中，有两三个会死亡，另一个会发育不良并且有很多死组织。但是纯合抗性植物 - 具有两个主要等位基因拷贝的植物 - 几乎看起来像是没有被喷洒过，“奥布莱恩说。

“没有显性等位基因的植物即使在低除草剂施用率的情况下也受到了重创，”Riechers补充道。

这些证据以及更详细的分子数据使团队相信他们已经发现了一些独特的东西。“这可能是我们实际发现负责广谱杂草代谢抗性的基因的唯一情况，而不是靶位点抗性，”Riechers解释说，“对于任何除草剂。”

展望未来，该基因的测试将类似于目标位点阿特拉津抗性的测试。工业上也可以使用这些新信息开发新的化学品来控制水井。

Riechers说：“只要我们知道这个基因，你就有可能将其敲除并使植物再次敏感。你可以设计出一种特定于GST的GST抑制化学物质。”

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