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研究人员报告了水稻基因该基因赋予β-三酮类除草剂广谱抗性

Oryza属的基因组由于水稻对全球粮食供应的重要性,包括驯养和野生物种在内,已被充分表征。水稻品种的遗传变异丰富,可以通过基于地图的克隆方法鉴定作物育种的有用基因。

特别是在大规模农业方面,使用适当的除草剂进行杂草控制对于有效的作物生产至关重要。迄今为止,已开发出多种除草剂并广泛应用于主要作物领域。另一方面,长期依赖单个除草剂可导致出现对施用的试剂具有抗性的杂草。因此,需要开发用于引入作物物种的除草剂和除草剂抗性基因的新组合作为该问题的解决方案。

几年前,在日本发现了对苯并双环(BBC)敏感的水稻品种,BBC是一种有效的4-羟基苯丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂b-三酮类除草剂。针对这一发现,埼玉大学的研究人员开展了一项合作努力,以确定赋予BBC抗性的水稻基因。

他们通过基于图谱的克隆鉴定了该基因,并将其命名为HIS1(用于HPPD抑制剂敏感1)。家谱分析显示,一个功能失调的his1等位基因已被来自籼稻品种的BBC敏感水稻品系遗传,并且基因组数据库搜索揭示了植物界中多个HIS1-LIKE(HSL)基因的保守性和多样性,提示重要的生物学HSL蛋白的作用。

拟南芥中HIS1的强制表达不仅赋予BBC抗性,而且赋予四种额外的b-三酮类除草剂抗性,而水稻HSL1的抗性仅赋予对四氟苄酮的抗性。HIS1编码一种新的Fe(II)/ 2-氧戊二酸依赖性加氧酶,研究人员发现HIS1蛋白通过催化单氧化来解毒BBC和其他b-三酮类除草剂。

因此,研究人员确定了一种新的水稻基因,该基因赋予对多种除草剂的抗性,其直系同源物似乎在重要的作物物种中得到广泛保护。他们还表明,这些天然基因是培育新的抗除草剂作物的潜在有价值的工具。因此,研究人员认为,研究结果将引起农业和植物科学研究的兴趣。

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