近日,《The Plant Journal》在線發表安徽農業大學植物保護學院操海群教授團隊題為“PfCYP94C179 endows resistance to fenoxaprop-P-ethyl in Polypogon fugax: insights into its herbicide detoxification function and transcription regulation”的研究論文,系統解析了農田惡性雜草棒頭草對麥田常用除草劑精噁唑禾草靈產生代謝抗性的分子機制。
棒頭草是危害我國麥區作物生產的主要惡性雜草之一,其對常用除草劑精噁唑禾草靈(FPE)已產生嚴重抗性,深入解析其抗性機理,對于開展雜草的抗藥性監測和可持續防治意義重大。
研究團隊基于在安徽省小麥田發現的棒頭草高抗種群,鑒定出細胞色素P450基因PfCYP94C179是其主要的抗性決定因子,該基因在多個獨立進化的抗性種群中呈現組成型超表達;PfCYP94C179主要通過O-脫乙基化和裂解作用對FPE及其活性代謝物進行催化解毒,且其催化活性高度依賴于保守位點氨基酸Val-289。功能驗證表明,過表達PfCYP94C179可顯著提升植物對除草劑的耐受性,抑制其表達則會顯著增加棒頭草對FPE的敏感性。團隊進一步揭示了其反式轉錄調控機制,鑒定到受FPE誘導高表達的轉錄因子PfWRKY71,其能夠特異性結合PfCYP94C179啟動子上的W-box元件并正向激活其表達。該研究首次揭示了支撐除草劑代謝抗性的“WRKY-P450”轉錄調控模塊,為理解雜草抗藥性演化及可持續防控提供了重要分子靶標。此外,團隊成功建立并利用大麥條紋花葉病毒誘導的基因沉默技術(BSMV-VIGS)調控了棒頭草目標基因表達,為后續深入研究其適應性進化性狀提供了重要工具。
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