學術前沿｜广东省农科院田兴山研究员团队解析牛筋草高质量基因组：揭示草甘磷靶基因复增新机制-z6尊龙旗舰厅

近日，广东省农业科学院植物保护研究所杂草防控课题组联合澳大利亚西澳大学、美国密歇根州立大学相关团队在nature communications发表了题为“subtelomeric 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase copy number variation confers glyphosate resistance in eleusine indica” 的研究论文，从染色体水平上揭示了草甘膦靶基因epsps通过在近区复增促进杂草对草甘膦产生抗药性的新机理。

基因组结构变异（genomic structural variation, sv）对生物进化有着深刻的影响，是生物遗传变异的重要来源。基因拷贝数变异（cnv）即基因复增是sv的一种，它与真核生物的适应性进化，特别是环境胁迫有关。为了研究抗草甘膦牛筋草中的这种机制，研究人员采用三代基因组测序技术，分别获得草甘膦敏感型和抗型牛筋草高质量基因组资源。

利用该基因组及重测序信息等，研究人员首先对草甘膦靶基因epsps的新增拷贝序列进行了精细组装和分析，明确了草甘膦敏感型牛筋草的epsps基因定位于上，而在草甘膦抗性牛筋草中，epsps基因则与其它几个基因融合后形成复增片段插入到基因组的一个或多个亚端粒区域，非单基因复增，复增片段称之为“epsps- cassette”，在不同抗性植株中平均重复约25次。进一步分析推测，抗草甘膦牛筋草中epsps-cassette cnv可能是在减数分裂期通过染色体不均等杂交发生。牛筋草染色体亚端粒区序列高度重复，功能基因不多，epsps基因在这个区域复增不影响其它基因功能，从而使牛筋草在较小的适合度代价上获得新抗性，促进抗性种群快速进化。

这一发现拓展了对染色体亚端粒区作为新变异发生区的重要性的认识，为除草剂抗性进化研究开辟了新的视野；同时，牛筋草高质量基因组的解析为新一代可喷施基因除草剂的研发和新作用机制除草剂的创制提供丰富的基因资源。

广东省农业科学院植保所张纯研究员和美国密歇根州立大学博士生nicholas a. johnson为论文第一作者，广东省农业科学院植保所田兴山研究员，西澳大学余勤教授及美国密歇根州立大学eric patterson教授为论文共同通讯作者，美国密歇根大学nathan hall博士也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金，广东省科技计划项目，美国密歇根大学基金项目和澳洲grdc项目的支持。

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来源：bioart植物

编辑/劉秀