近日，中國(guó)熱科院環(huán)植所入侵植物與雜草研究團(tuán)隊(duì)在海南省水稻田惡性雜草稗（Echinochloa crus-galli ）對(duì)除草劑二氯喹啉的抗性機(jī)制研究取得新進(jìn)展。該研究首次發(fā)現(xiàn)糖基轉(zhuǎn)移酶EcUGT79-like在雜草代謝抗性中的關(guān)鍵作用，不僅完善了雜草代謝抗性理論體系，更為設(shè)計(jì)抗除草劑作物提供了優(yōu)質(zhì)基因資源。

 

　　稗是稗屬雜草中的優(yōu)勢(shì)種，分布于熱帶和溫帶的水稻種植區(qū)，擠占水稻生長(zhǎng)資源，嚴(yán)重影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。二氯喹啉酸因其經(jīng)濟(jì)、安全，是水稻田化學(xué)除草體系的重要組成，但海南省水稻田稗對(duì)其抗性風(fēng)險(xiǎn)和抗性機(jī)制尚未明確。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)采集了海南省水稻田10個(gè)稗草種群，發(fā)現(xiàn)抗性種群占比已超過(guò)50%，其中采集于國(guó)家南繁科研育種基地的HN-02種群表現(xiàn)出明顯的代謝抗性。通過(guò)RNA-Seq鑒定到18個(gè)差異表達(dá)基因（DEGs），包括2個(gè)P450、4個(gè)GST、6個(gè)GT、1個(gè)ABC和1個(gè)水解酶基因在抗性生物型中特異性上調(diào)表達(dá)；通過(guò)代謝組學(xué)篩選到28種差異累積代謝物（DAMs）在抗性生物型中富集。通過(guò)DEGs和DAMs關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)糖基轉(zhuǎn)移酶EcUGT79-like與大多數(shù)DAMs呈強(qiáng)正相關(guān)（R>0.9）。EcUGT79-like的轉(zhuǎn)基因酵母和擬南芥對(duì)二氯喹啉酸和同系物二氯吡啶酸表現(xiàn)出抗性和代謝降解除草劑能力。研究結(jié)果表明，糖基轉(zhuǎn)移酶EcUGT79-like是介導(dǎo)稗對(duì)二氯喹啉酸產(chǎn)生代謝抗性的關(guān)鍵解毒酶。

 

　　相關(guān)結(jié)果以“EcUGT79-like Mediated metabolic Resistance to Auxin Herbicide Quinclorac in Echinochloa crus-galli”為題發(fā)表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》。環(huán)植所王豪助理研究員為第一作者，黃喬喬研究員為通訊作者。該研究得到了中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)和中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.5c09734