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Effects of EPSPS Copy Number Variation (CNV) and Glyphosate Application on the Aromatic and Branched Chain Amino Acid Synthesis Pathways in Amaranthus palmeri.

Amaranthus palmeriにおけるEPSPS遺伝子コピー数多型とグリホサート処理が芳香族アミノ酸および分岐鎖アミノ酸合成経路に及ぼす影響 (機械翻訳の邦題)

Frontiers in plant science2017Fernández-Escalada M, Zulet-González A, Gil-Monreal M, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2017
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
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確認段階
自動処理
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公開

日本語要約(機械生成)

グリホサート耐性アマランサス(Amaranthus palmeri)において、EPSPS遺伝子のコピー数増加とグリホサート処理が芳香族アミノ酸(AAA)および分岐鎖アミノ酸(BCAA)合成経路に及ぼす多面的影響を調査した。感受性(GS)および耐性(GR)植物を水耕栽培し、グリホサート処理後3日で遺伝子発現、酵素活性、アミノ酸含量を解析した。無処理では、EPSPSコピー数増加はAAA・BCAA経路遺伝子の発現にわずかな影響しか与えなかった。一方、グリホサート処理はGS・GR両方でAAA経路遺伝子の発現を全般的に上昇させ、コリスミ酸以降ではアントラニル酸合成酵素の発現が増加し、コリスミ酸ムターゼの発現はGRで減少した。これはトリプトファン合成への分流を示唆し、酵素活性とアミノ酸分析でも確認された。この上昇はグリホサート濃度依存的で、BCAA経路への影響は限定的だった。結論として、EPSPSコピー数増加はAAA生合成遺伝子の発現に大きな多面的影響を及ぼさず、適応度コストは限定的と考えられる。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

A key enzyme of the shikimate pathway, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS; EC 2.5.1.19), is the known target of the widely used herbicide glyphosate. Glyphosate resistance in Amaranthus palmeri, one of the most troublesome weeds in agriculture, has evolved through increased EPSPS gene copy number. The aim of this work was to study the pleiotropic effects of (i) EPSPS increased transcript abundance due to gene copy number variation (CNV) and of (ii) glyphosate application on the aromatic amino acid (AAA) and branched chain amino acid (BCAA) synthesis pathways. Hydroponically grown glyphosate sensitive (GS) and glyphosate resistant (GR) plants were treated with glyphosate 3 days after treatment. In absence of glyphosate treatment, high EPSPS gene copy number had only a subtle effect on transcriptional regulation of AAA and BCAA pathway genes. In contrast, glyphosate treatment provoked a general accumulation of the transcripts corresponding to genes of the AAA pathway leading to synthesis of chorismate in both GS and GR. After chorismate, anthranilate synthase transcript abundance was higher while chorismate mutase transcription showed a small decrease in GR and remained stable in GS, suggesting a regulatory branch point in the pathway that favors synthesis toward tryptophan over phenylalanine and tyrosine after glyphosate treatment. This was confirmed by studying enzyme activities in vitro and amino acid analysis. Importantly, this upregulation was glyphosate dose dependent and was observed similarly in both GS and GR populations. Glyphosate treatment also had a slight effect on the expression of BCAA genes but no general effect on the pathway could be observed. Taken together, our observations suggest that the high CNV of EPSPS in A. palmeri GR populations has no major pleiotropic effect on the expression of AAA biosynthetic genes, even in response to glyphosate treatment. This finding supports the idea that the fitness cost associated with EPSPS CNV in A. palmeri may be limited.

DOI 10.3389/fpls.2017.01970

PMID 29201035

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