我国科学家成功解析非转基因抗除草剂油菜新种质DS3的抗性机制-世界农化网

世界农化网中文网报道：油菜是我国第一大油料作物，其稳定生产在国家粮油安全战略中具有重要作用。当前我国油菜生产方式正由传统的劳动密集型向规模化、机械化生产转变，化学除草已成为油菜轻简栽培的重要环节。与此同时，随着我国经济快速发展，农村劳动力成本大幅提高，油菜因比较效益低而伴生的生产管理粗放，导致草害日益严重，杂草防控难题成为制约我国油菜生产的重要因素之一。化学除草是控制农田杂草经济有效手段。然而，由于抗除草剂油菜品种的缺乏，造成我国油菜生产化除面积非常有限。因此，创制对特定除草剂具有高度抗性的油菜新种源，选育抗性品种实现化除对推动我国油菜生产发展刻不容缓。

近日，江苏省农业科学院油菜团队在The Crop Journal在线发表了题为“Development and molecular analysis of a novel acetohydroxyacid synthase rapeseed mutant with high resistance to sulfonylurea herbicides”的研究论文。课题组对前期获得的乙酰羟基酸合酶（AHAS）突变的磺酰脲类除草剂抗性油菜种质M342后代进行再次EMS诱变，创制获得了一个AHAS双基因位点突变的新种源DS3，其抗性效应为除草剂推荐使用浓度的16倍（图A，D）。参考拟南芥氨基酸序列，分析发现其中一个突变位点是与M342相同的AHAS3上Trp574Leu氨基酸取代，另一个新突变位点为AHAS1上Pro197Leu氨基酸取代。分离获得含AHAS1上Pro197Leu突变的材料M196，抗性效应是除草剂推荐使用浓度的2倍，并在拟南芥中进行了抗性转基因功能验证（图1C）。随后开发出检测新突变位点的KASP分子标记，在F2代群体中可有效进行抗除草剂基因型鉴定（图1B）。双突变位点间表现出较强的协同作用，导致了DS3的高抗除草剂表型（图1A，E）。对野生型和单突的AHAS1和AHAS3蛋白进行三维结构解析，发现这两个蛋白的3D构象改变（图1F-G）可能是引起油菜除草剂毒性响应、AHAS酶活性和基因表达等除草剂抗性变化的原因。

目前江苏省农业科学院油菜团队已创制获得M342、DS3和5N等抗除草剂新种质，相关抗性基因专利转化800万元。抗性种质已被全国30多家油菜科研优势单位引种利用，课题组利用抗性种质育成我国首个非转基因抗除草剂油菜新品种宁R101（GPD油菜籽2018320256），在生产上示范推广应用。以上抗性基因资源的有效利用可高效解决我国油菜生产杂草防控“卡脖子”难题，打破西方垄断局面，推动油菜生产高质量发展。