6月9日，經作所油菜團隊在JCR一區Top期刊《The Crop Journal》上，在線發表了題為“Development and molecular analysis of a novel acetohydroxyacid synthase rapeseed mutant with high resistance to sulfonylurea herbicides”的研究論文。該研究利用二輪EMS誘變技術，創制獲得抗磺酰脲類（SU）除草劑油菜新種質DS3，并明確了該種質在抗SU類除草劑響應中的作用機制。
油菜是我國第一大油料作物，其穩定生產在國家糧油安全戰略中具有重要保障作用。化學除草作為控制農田雜草最經濟有效的手段之一，早已在歐美等西方發達國家廣泛應用。然而，我國因缺乏可以商業化種植的抗除草劑油菜品種，極大限制了油菜化除技術的應用，使草害逐步發展成為制約我國油菜機械化、輕簡化栽培的重要因素之一。因此，創制對特定除草劑具有選擇抗性的油菜新種質，選育抗性新品種刻不容緩。
本研究對前期獲得的抗SU類除草劑油菜M342后代進行第二輪EMS誘變，獲得一個具有AHAS基因雙突變位點的高抗新種質DS3，其抗性為除草劑推薦使用濃度的16倍（圖1A）。參考擬南芥蛋白序列，分析發現其中一個突變位點是與M342相同的AHAS3上Trp574Leu氨基酸取代，另一個新突變位點為AHAS1上Pro197Leu氨基酸取代（圖1B）。分離獲得含AHAS1上Pro197Leu突變的材料M196，其抗性效應是除草劑推薦使用濃度的2倍，并在擬南芥中進行了抗性轉基因功能驗證。隨后開發出檢測新突變位點的KASP分子標記，在F2代群體中可有效進行抗除草劑基因型鑒定（圖1C）。雙突變位點間表現出較強的協同作用，導致了DS3的高抗除草劑表型（圖1E）。對野生型和單突變的AHAS1和AHAS3蛋白進行三維結構解析，發現這兩個蛋白的3D構象改變（圖1F-G）可能是引起油菜除草劑毒性響應、AHAS酶活性和基因表達等除草劑抗性變化的原因。
目前，油菜團隊育成的國內首個非轉基因抗除草劑油菜新品種寧R101在大面積推廣應用中表現突出，除具有獨特的抗除草劑特性外，還具有耐遲播、豐產性好、抗病抗倒耐寒等特點，適合油菜全程機械化生產。
經作所郭月副研究員為論文的第一作者，胡茂龍研究員和浦惠明研究員為論文共同通訊作者。江蘇省農科院經作所為第一署名單位。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家油菜產業技術體系以及江蘇省青年基金等項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514121001112
日期：2021-06-18
油菜是我國第一大油料作物，其穩定生產在國家糧油安全戰略中具有重要保障作用。化學除草作為控制農田雜草最經濟有效的手段之一，早已在歐美等西方發達國家廣泛應用。然而，我國因缺乏可以商業化種植的抗除草劑油菜品種，極大限制了油菜化除技術的應用，使草害逐步發展成為制約我國油菜機械化、輕簡化栽培的重要因素之一。因此，創制對特定除草劑具有選擇抗性的油菜新種質，選育抗性新品種刻不容緩。
本研究對前期獲得的抗SU類除草劑油菜M342后代進行第二輪EMS誘變，獲得一個具有AHAS基因雙突變位點的高抗新種質DS3，其抗性為除草劑推薦使用濃度的16倍（圖1A）。參考擬南芥蛋白序列，分析發現其中一個突變位點是與M342相同的AHAS3上Trp574Leu氨基酸取代，另一個新突變位點為AHAS1上Pro197Leu氨基酸取代（圖1B）。分離獲得含AHAS1上Pro197Leu突變的材料M196，其抗性效應是除草劑推薦使用濃度的2倍，并在擬南芥中進行了抗性轉基因功能驗證。隨后開發出檢測新突變位點的KASP分子標記，在F2代群體中可有效進行抗除草劑基因型鑒定（圖1C）。雙突變位點間表現出較強的協同作用，導致了DS3的高抗除草劑表型（圖1E）。對野生型和單突變的AHAS1和AHAS3蛋白進行三維結構解析，發現這兩個蛋白的3D構象改變（圖1F-G）可能是引起油菜除草劑毒性響應、AHAS酶活性和基因表達等除草劑抗性變化的原因。
目前，油菜團隊育成的國內首個非轉基因抗除草劑油菜新品種寧R101在大面積推廣應用中表現突出，除具有獨特的抗除草劑特性外，還具有耐遲播、豐產性好、抗病抗倒耐寒等特點，適合油菜全程機械化生產。
經作所郭月副研究員為論文的第一作者，胡茂龍研究員和浦惠明研究員為論文共同通訊作者。江蘇省農科院經作所為第一署名單位。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家油菜產業技術體系以及江蘇省青年基金等項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514121001112
日期：2021-06-18
