摘要
農(nóng)田雜草抗性不斷加劇,除草劑靶標蛋白積累水平檢測對于解析雜草對除草劑的抗性機制非常重要。為檢測除草劑靶標酶乙酰乳酸合酶(acetolactate"synthase,"ALS),豐富對該酶的研究手段,本研究將多花黑麥草Lolium"multiflorum"Lamk.的ALS基因片段插入到原核表達載體pGEX2TK上,轉化導入大腸桿菌BL21感受態(tài)細胞中,誘導表達并純化獲得重組融合蛋白GSTLmALS,通過免疫小鼠獲得抗ALS多克隆抗體。采用間接ELISA法測定多克隆抗體的效價,結果顯示,該抗體的效價可達到1∶256"000。采用Western"blot方法進一步對ALS抗體的特異性進行測試,結果表明,制備的抗ALS多克隆抗體可以檢測到多花黑麥草ALS,并且還可以用于其他多種雜草的ALS檢測;該抗體的成功制備將為后續(xù)除草劑靶標酶ALS的生化特性研究奠定良好的基礎。
關鍵詞
多花黑麥草;"除草劑靶標酶;"乙酰乳酸合酶ALS;"多克隆抗體
中圖分類號:
S"482.4
文獻標識碼:"A
DOI:"10.16688/j.zwbh.2023641
Preparation"of"polyclonal"antibodies"against"acetolactate"synthase"of"Lolium"multiflorum"and"its"application"in"detection"of"various"weeds
LIU"Yu,"GAO"Haitao,"DONG"Liyao,"FENG"Zhike*
(College"of"Plant"Protection,"Nanjing"Agricultural"University,"Nanjing"210095,"China)
Abstract
In"order"to"achieve"serological"detection"of"the"target"enzyme"ALS"of"weeds"and"enrich"the"detection"methods"of"this"enzyme,"the"ALS"gene"of"Lolium"multiflorum"was"ligated"into"the"prokaryotic"expression"vector"pGEX2TK,"the"recombinant"expression"plasmid"pGEX2TKLmALS"was"transformed"into"Escherichia"coli"BL21"cells,"and"the"recombinant"fusion"protein"GSTLmALS"was"induced"and"purified."After"immunizing"mice"with"purified"fusion"protein"as"immunogen"for"four"weeks,"antiALS"polyclonal"antibody"was"obtained."The"titer"of"the"antibody"was"determined"by"indirect"ELISA,"and"the"results"showed"that"the"antibody"had"a"good"titer,"which"could"reach"1∶256"000."Western"blot"analysis"demonstrated"that"the"prepared"antiALS"polyclonal"antibody"can"specifically"detect"the"ALS"of"L.multiflorum,"and"can"also"detect"the"ALS"of"various"weeds."Preparation"of"polyclonal"antibodies"will"lay"a"solid"foundation"for"the"subsequent"study"on"the"biochemical"characteristics"of"herbicidal"target"enzyme"ALS.
Key"words
Lolium"multiflorum;"herbicidal"target"enzyme;"acetolactate"synthase;"polyclonal"antibody
農(nóng)田雜草與作物爭奪光照、水分和營養(yǎng)等而抑制作物的生長,制約糧食的高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)[1],因此,將田間雜草控制在可接受范圍內(nèi)十分重要。引入除草劑之前,中國的雜草控制通常僅限于人工除草,這種勞動密集型工作不適合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)[2]。中國從20世紀50年代中期開始研究化學除草,到了20世紀90年代末,開始廣泛使用除草劑來控制雜草,現(xiàn)已成為世界上最重要的除草劑生產(chǎn)國和消費國之一[3]。但是,隨著除草劑用藥水平與用藥頻率的上升,抗性雜草也隨之頻繁出現(xiàn)在人們的視野中。
在國外,Kuk"等于2000年首次發(fā)現(xiàn)了多花黑麥草的抗藥性,包括對ALS"抑制型和ACCase抑制型除草劑的抗性[4]。此后,關于多花黑麥草對ALS抑制型除草劑產(chǎn)生抗藥性的報道不斷增多[56]。例如,2010年,Agostinetto等發(fā)現(xiàn)了多花黑麥草對ALS"抑制型除草劑碘甲磺隆鈉鹽的抗藥性[6];2012年,Moss發(fā)現(xiàn)了多花黑麥草對甲基二磺隆和雙氟磺草胺產(chǎn)生了抗藥性[6];2022年,Cahoon等發(fā)現(xiàn)了多花黑麥草對煙嘧磺隆產(chǎn)生了抗藥性[6]。在我國,不斷發(fā)現(xiàn)田間常規(guī)除草劑對多花黑麥草的防治效果不理想,多花黑麥草對除草劑產(chǎn)生抗藥性的報道日益增多。比如,本實驗室的朱光濤就曾對采集自江蘇和安徽等地的54個多花黑麥草種群進行過系統(tǒng)的抗性機理研究[7]。Li等[8]和Wu等[9]的研究也曾發(fā)現(xiàn)多花黑麥草對ALS抑制型除草劑產(chǎn)生抗藥性。
乙酰乳酸合酶(acetolactate"synthase,"ALS)是除草劑的重要作用靶標之一[10]。ALS是3種支鏈氨基酸:纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)和異亮氨酸(Ile)生物合成過程中的第一個關鍵酶?,F(xiàn)已開發(fā)出的ALS抑制型除草劑主要分為5大類:咪唑啉酮類(imidazolinones,"IMIs)、磺酰脲類(sulfonylureas,"SUs)、嘧啶硫(氧)代苯甲酸酯類(pyrimidinyl"thiobenzoates,"PTBs)以及磺酰胺羰基三唑啉酮類(sulfonylaminocarbonyltriazolinones,"SCTs)和三唑并嘧啶酰胺類(triazolopyrimidine"sulfonamides,"TPs)[11]。如今可替換使用的除草劑品種較多,但是仍然無法避免雜草對某一類除草劑產(chǎn)生抗藥性,從而導致雜草控制失敗,糧食減產(chǎn)。因此,對田間雜草的抗藥性檢測,以及闡明雜草對除草劑產(chǎn)生抗藥性的分子機制是今后需要長期堅持進行的工作,這對保障糧食生產(chǎn)安全至關重要。
雜草抗藥性機理主要分為靶標抗性和非靶標抗性[12]。雜草對ALS抑制劑類除草劑的靶標抗性機理研究主要有三方面:靶標酶ALS氨基酸發(fā)生突變[13]、靶標酶ALS敏感性下降[14]、靶標酶ALS基因的過量表達[15]。雜草的非靶標抗性機理主要包括幾方面,一是除草劑的滲透、轉運減少[1617],二是對除草劑的代謝作用增強[1819],三是應對除草劑氧化脅迫的能力增強[20]??偟膩砜?,靶標抗性機理研究已較為深入,但是在靶標蛋白水平上仍需開展更多的研究來揭示雜草抗藥性機制。檢測某一蛋白,通常需要使用特異性抗體來進行研究。此前已經(jīng)有人建立了利用抗體測定看麥娘Alopecurus"aequalis谷胱甘肽S轉移酶(GSTs)"豐度,以此檢測看麥娘對綠麥隆、異丙隆和精噁唑禾草靈抗藥性的技術[21]。但是,目前通過制備特異性抗體檢測雜草靶標蛋白的研究報道仍然較少[2223]。同時,在雜草靶標抗性機理研究方面,靶標基因表達量與靶標蛋白積累水平關聯(lián)性尚需進一步明確,主要原因是缺乏針對不同靶標酶的特異性抗體來檢測靶標蛋白積累水平,因此,有必要建立針對除草劑靶標酶的抗體制備方法以及檢測靶標蛋白的方法,以明確靶標基因表達量與靶標蛋白積累水平之間的聯(lián)系,為除草劑靶標酶的生化特性及雜草對除草劑的靶標抗性機制研究奠定基礎。
1"材料與方法
1.1"材料
表達載體pGEX2TK由南京農(nóng)業(yè)大學陶小榮教授提供;限制性核酸內(nèi)切酶BamHIHF購自NEB公司;總RNA提取試劑盒購自上海浦迪生物科技有限公司;逆轉錄試劑盒、2×Rapid"Taq"Master"Mix、膠回收試劑盒、同源重組酶試劑盒、10%預混蛋白膠試劑盒、大腸桿菌感受態(tài)細胞DH5α、BL21,均購自諾唯贊公司;DNA產(chǎn)物純化試劑盒,購自北京全式金生物技術有限公司;質(zhì)粒小提試劑盒,購自擎科生物科技有限公司;異丙基βD硫代半乳糖甘(IPTG)和氨芐青霉素鈉(Amp),購自索萊寶;高親和力GST純化介質(zhì),購自金斯瑞生物科技有限公司;50"kD超濾管和5×SDS蛋白上樣緩沖液,購自翌圣生物科技有限公司;蛋白質(zhì)預染Marker,購自美國賽默飛世爾科技公司;6周齡balb/c雌鼠,購自南京青龍山動物場;PVDF膜,購自西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司;辣根過氧化物酶(HRP),購自南京翼飛雪生物科技有限公司;5×麗春紅染色液,購自生工生物工程(上海)股份有限公司;ECL化學發(fā)光顯影液,購自諾唯贊公司。
1.2"多花黑麥草與其他幾種雜草ALS序列同源性比對
在NCBI上獲得多種雜草的ALS序列:多花黑麥草Lolium"multiflorum"(AF310684.2)、節(jié)節(jié)麥Aegilops"tauschii"(FJ997631.1)、菵草Beckmannia"syzigachne"(KR809881.1)、看麥娘Alopecurus"aequalis"(JQ743908.1)、日本看麥娘Alopecurus"japonicus"(KR534607.1)、大穗看麥娘Alopecurus"myosuroides"(AJ437300.2)、稗Echinochloa"crusgalli"(KY071206.1)、水田稗Echinochloa"oryzoides"(AB636580.1)、牛筋草Eleusine"indica"(KU720629.1)、馬唐Digitaria"sanguinalis"(OR640488.1)、碎米知風草Eragrostis"japonica"(ON652847.1)、豬殃殃Galium"aparine"(HM006705.1)、繁縷Stellaria"media"(HE998774.1)、反枝莧Amaranthus"retroflexus"(AF363369.1)、早熟禾Poa"annua"(KM388812.1)、棒頭草Polypogon"fugax"(MN101598.1)和雜草稻Oryza"sativa"(HM625778.1)。使用MEGA"7,以最大似然法構建多花黑麥草ALS序列與其他多種雜草ALS序列的系統(tǒng)發(fā)育樹,比較可能的親緣關系。將多花黑麥草ALS序列與幾種待檢測雜草節(jié)節(jié)麥、菵草、日本看麥娘、雜草稻、豬殃殃、繁縷的ALS序列進行堿基序列同源性比對。
1.3"引物的設計與合成
從NCBI上獲取多花黑麥草ALS基因序列,結合原核表達載體pGEX2TK基因序列,設計一對引物:49/2TKLmALS/F:5′cgtcgtgcatctgttggatccAAGGACATCCAGCAGCAGATG3′;50/2TKLmALS/R:5′acgatgaattcccggggatccAGGGACGATGATATCCA
ACAAGTAT3′(小寫字母為載體序列),使目的片段帶有同源臂序列,便于與pGEX2TK空載體進行重組。
1.4"多花黑麥草ALS基因的擴增
使用植物總RNA提取試劑盒提取多花黑麥草總RNA,濃度測定合規(guī)后逆轉錄成cDNA。以cDNA為模板,擴增多花黑麥草ALS基因。配制50"μL反應體系:2×Rapid"Taq"Master"Mix"25"μL、引物49/2TKLmALS/F"(10"μmol/L)"和50/2TKLmALS/R"(10"μmol/L)各2"μL、模板cDNA"2"μL、ddH2O"17"μL。反應程序:95℃"1"min;95℃"15"s,60/62/64/70℃"15"s,72℃"40"s,30個循環(huán);72℃"5"min。1%瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物,切膠純化回收電泳條帶大小為1"100"bp的PCR產(chǎn)物。
1.5"pGEX2TKLmALS原核表達載體的構建
使用限制性核酸內(nèi)切酶BamHIHF酶切質(zhì)粒pGEX2TK。配制50"μL反應體系:質(zhì)粒DNA"9.36"μL、10×rCutsmart"Buffer"10"μL、BamHIHF"2"μL、ddH2O"28.64"μL。反應程序:37℃"15"min,65℃"20"min。純化酶切后的
線性化載體,"-20℃保存待用。使用同源重組的方法構建重組質(zhì)粒,反應體系:線性化載體3.51"μL、插入片段(多花黑麥草ALS基因PCR產(chǎn)物)"2.97"μL、5×CE"Ⅱ"Buffer"4"μL、Exnase"Ⅱ"2"μL、ddH2O"7.52"μL,反應條件:37℃"30"min,重組產(chǎn)物-20℃保存。將10"μL重組產(chǎn)物轉化到100"μL大腸桿菌感受態(tài)細胞DH5α中,復蘇1"h,在含有Amp的LB固體培養(yǎng)基上篩選單菌落,通過菌液PCR檢測陽性克隆,檢測結果為陽性的菌液送擎科生物公司進行測序。使用MEGA"7軟件,將測序結果與克隆選用模板(MH165311.1)進行序列比對,序列相符的菌液,使用質(zhì)粒小提試劑盒提取質(zhì)粒,并命名為pGEX2TKLmALS,再次對質(zhì)粒進行測序,測序結果比對正確后,-20℃保存待用。
1.6"融合蛋白的表達、純化與檢測
采用熱激法將pGEX2TKLmALS質(zhì)粒轉化至BL21感受態(tài)細胞中,用含Amp的LB固體培養(yǎng)基篩選,正常生長的單菌落視為轉化成功。
GST標簽重組融合蛋白誘導表達:取出過夜培養(yǎng)平板,挑取單菌落,于4"mL"Amp+LB液體培養(yǎng)基中搖菌6"h;將菌液轉移至150"mL含Amp的MB液體培養(yǎng)基,培養(yǎng)至OD600=0.3時,加入150"μL"1"mol/L"IPTG到菌液中,低溫過夜誘導培養(yǎng)。
GST標簽重組融合蛋白純化:取過夜誘導培養(yǎng)的菌液,離心,棄上清;使用Column"buffer重懸細菌沉淀;超聲破碎儀設置超聲振幅30"μm,超聲2"s,間隔2"s,超聲破碎30"min;超聲破碎完成后,離心,取上清,加入300"μL"GST純化介質(zhì),于旋轉混勻器上,4℃旋轉混勻2"h;將結合后的上清溶液加入到層析柱中,加入Column"buffer到層析柱中,洗滌去除雜蛋白;加入Elution"buffer到層析柱中,冰上靜置,"洗脫得到目的蛋白;制備10%蛋白膠,將蛋白樣品依次加入凝膠泳道中,電泳。
1.7"小鼠多克隆抗體制備
抗原準備:準備2個乳化專用注射器,吸取稀釋后蛋白溶液1.2"mL,另一個注射器吸取1.2"mL弗氏完全佐劑(第一次使用完全佐劑,后續(xù)均使用弗氏不完全佐劑);將塑料吸管固定于注射器針頭,組成聯(lián)通注射器,來回推動注射器進行乳化,推動一段時間后需放在冰上冷卻;"乳化后的溶液若能夠在清水上穩(wěn)定一段時間不分散,表明已完全乳化,冰上靜置待用。
免疫小鼠:采取腹腔注射的方法免疫小鼠,使用酒精棉對注射部位擦拭消毒,注射時注意避開小鼠血管,每只小鼠注射200"μL乳化后的蛋白溶液,共免疫11只小鼠;每2周加強免疫一次,共免疫4次。
1.8"多克隆抗體的效價檢測
在第3次免疫小鼠之后,取鼠尾血,進行抗體效價檢測,每隔1周檢測1次。檢測方法采取間接ELISA法:使用重組蛋白包被96孔酶標板4℃過夜;PBST洗滌;使用PBST配制的3%脫脂乳封閉;"PBST洗滌;加入稀釋倍數(shù)為1"000、2"000、4"000、8"000、16"000、32"000、64"000、128"000、256"000倍的小鼠血清,同時設陰性對照(未經(jīng)過免疫小鼠的血清),孵育1"h;"PBST洗滌;二抗使用羊抗鼠HRP,孵育1"h;"PBST洗滌;加入底物顯色液顯色;加入50"μL"2"mol/L"H2SO4終止反應;使用酶標儀測450"nm處吸光值,根據(jù)吸光值繪制抗體效價曲線。
小鼠血清采集:當小鼠效價達到1∶256"000時,采取摘眼球法取小鼠血,經(jīng)過處理獲得血清,加入疊氮化鈉,-80℃凍存。
1.9"測定多克隆抗體對多種雜草靶標酶ALS的識別能力
利用Western"blot技術檢測多種雜草中的靶標酶ALS,具體步驟為:取每種雜草的幼嫩葉片0.2"g,液氮速凍后,研磨成粉末,加入蛋白提取液400"μL;"振蕩2"min,冰上靜置15"min;"12"000"r/min,離心10"min,吸取上清;取每種雜草蛋白提取液上清160"μL,加入5×Loading"buffer"40"μL,混合均勻后,煮沸5"min;制備10%蛋白膠,將蛋白樣品依次加入凝膠泳道中,每孔上樣量為20"μL。80"V電泳25"min,待蛋白樣品完全進入分離膠后,120"V繼續(xù)電泳2"h;冰浴條件下,120"V轉膜2"h;5%脫脂牛奶,室溫封閉1.5"h;"TBST洗膜;"5%牛血清蛋白溶液稀釋抗ALS抗體,一抗稀釋比例為1∶5"000;加入一抗15"mL,4℃過夜孵育;"TBST洗膜;使用5%牛血清蛋白稀釋二抗羊抗鼠HRP,二抗稀釋比例1∶10"000,二抗室溫孵育1"h;倒掉二抗,TBST洗膜5次,每次10"min;配制ECL顯色液,將膜放入顯色液中,避光孵育3"min,曝光1.5"s顯影;以植物中穩(wěn)定表達的蛋白質(zhì)核酮糖1,5二磷酸羧化酶大亞基(約55"kD)作為內(nèi)參蛋白質(zhì),使用麗春紅對大亞基條帶進行染色,清水沖洗脫色后即可觀察。
2"結果與分析
2.1"多花黑麥草與其他幾種雜草的ALS序列同源性分析
在構建的系統(tǒng)發(fā)育樹中,多花黑麥草與節(jié)節(jié)麥、菵草、日本看麥娘的親緣性較近,與雜草稻、豬殃殃、繁縷的親緣關系較遠(圖1)。將多花黑麥草的ALS基因序列與其他幾種雜草的ALS基因序列比對后,發(fā)現(xiàn)其與節(jié)節(jié)麥的序列同源性達到90.28%、與菵草的序列同源性為91.54%、與日本看麥娘的序列同源性為90.42%、與雜草稻的序列同源性為76.38%,與豬殃殃和繁縷的序列同源性則較低(表1)。
2.2"原核表達質(zhì)粒pGEX2TKLmALS的構建與鑒定
以多花黑麥草cDNA為模板,利用引物49/2TKLmALS/F和50/2TKLmALS/R,在設置的4個退火溫度條件下,均可以擴增獲得1"100"bp"左右的ALS基因片段,大小與預期相符"(圖2),但退火溫度為64℃時,擴增效果最好。利用限制性內(nèi)切酶BamHIHF酶切質(zhì)粒pGEX2TK,與目的基因進行同源重組,重組產(chǎn)物轉入大腸桿菌后,檢測獲得8個
可能含有pGEX2TKLmALS的陽性克?。▓D3)。對這8個克隆進行測序,使用MEGA"7軟件,將測序結果與克隆選用序列(MH165311.1)進行比對,結果顯示,重組質(zhì)粒含有的ALS基因序列與預期結果一致,表明已成功將目的基因克隆至表達載體中,重組質(zhì)粒pGEX2TKLmALS構建成功。
2.3"獲得重組融合蛋白GSTLmALS
分別在20℃和23℃的條件下使用1nbsp;mmol/L"IPTG誘導GSTLmALS表達,利用GST純化介質(zhì)對粗蛋白溶液進行純化,將純化后的蛋白樣品進行SDSPAGE分析(圖4);結果顯示,誘導表達的樣品在70"kD處出現(xiàn)與預期大小一致的GSTLmALS融合蛋白,表明重組融合蛋白GSTLmALS在大腸桿菌系統(tǒng)中成功表達,20℃誘導表達的效果更好。
2.4"融合蛋白GSTLmALS的多克隆抗體效價
通過間接ELISA方法測定抗ALS多克隆抗體效價。以陰性血清作為對照組,讀取陽性血清OD450(P值)和陰性對照組OD450(N值),計算平均值。以陽性血清與陰性血清平均值的比值(P/N)≥2.1時的最大稀釋度為該多克隆抗體的效價。ELISA結果顯示(圖5),通過不同小鼠獲得的抗體效價不同,在免疫11只小鼠獲得的抗體中,多數(shù)的抗ALS多克隆抗體效價可以達1∶256"000,說明融合蛋白GSTLmALS與抗體具有良好的反應原性,所以獲得的抗體具有良好的效價。
2.5"多克隆抗體對多種雜草中靶標酶ALS的識別能力
提取不同雜草粗蛋白后,利用血清學反應對雜草靶標酶ALS進行檢測,Western"blot檢測結果顯示,在70"kD左右處有特異性條帶(圖6),與預期蛋白大小一致,表明抗ALS多克隆抗體不僅可以檢測
到多花黑麥草的ALS,同時還可以檢測到節(jié)節(jié)麥、菵草、看麥娘、雜草稻這4種禾本科雜草,以及繁縷、豬殃殃這2種闊葉雜草,進一步說明以多花黑麥草的ALS蛋白作為抗原制備出的抗體可以檢測多種不同雜草的ALS。
3"結論與討論
農(nóng)田雜草抗藥性問題日益凸顯,已經(jīng)嚴重威脅糧食生產(chǎn)安全,明確雜草抗藥性機制,有利于科學開發(fā)抗性雜草的治理技術,這對提高糧食產(chǎn)量和減少農(nóng)藥使用量都具有重要意義。在雜草靶標抗性機理研究方面,針對除草劑靶標酶ALS,前人已經(jīng)在ALS基因序列、ALS酶活性和ALS基因表達量等方面開展了大量的研究;目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)9個位點的氨基酸突變會導致雜草對ALS抑制型除草劑產(chǎn)生抗藥性[24]。對于ALS酶活性的研究,部分學者發(fā)現(xiàn)由于存在氨基酸突變,抗性雜草ALS的酶活性相較于敏感型雜草有所升高[25];同時,也有研究發(fā)現(xiàn),抗性雜草的酶活性相較于敏感雜草沒有顯著變化[26]。在ALS基因表達量的研究上,抗性雜草的ALS基因表達量相對于敏感雜草的ALS表達量,在某些時間節(jié)點上會有上調(diào)的現(xiàn)象[27];但是,也有研究報道抗性雜草ALS基因表達量并無明顯變化[28]。就ALS表達量而言,目前被較廣泛認可的是雜草ALS基因表達量上升,ALS蛋白積累量也會隨之升高,從而抵抗除草劑帶來的逆境脅迫。但是在蛋白水平上,缺乏有效的方法明確ALS蛋白積累量在雜草抗藥性中所起到的作用,同時也難以驗證靶標基因表達量與蛋白表達水平之間的關聯(lián)性。特異性抗體是檢測蛋白的常用工具,隨著生物學技術的發(fā)展完善,使得以除草劑靶標蛋白為抗原自主制備抗體成為可能。以除草劑靶標蛋白為抗原所制備的抗體可用于ALS蛋白水平的檢測,可以幫助我們更好地了解除草劑長期施用后,抗性雜草ALS蛋白表達水平變化。
本研究制備的抗ALS多克隆抗體,效價最高可以達到1∶256"000,并且具有良好的特異性,使用該抗體能夠清楚地檢測到多花黑麥草ALS。利用多花黑麥草ALS與其他雜草ALS序列構建了系統(tǒng)發(fā)育樹,結果顯示,多花黑麥草與節(jié)節(jié)麥、菵草、日本看麥娘和雜草稻的親緣關系較近,與豬殃殃、繁縷的親緣關系較遠。對這6種待檢測雜草ALS進行堿基序列同源性比對,發(fā)現(xiàn)雜草稻、豬殃殃和繁縷的ALS序列與多花黑麥草ALS序列的同源性較低。Western"blot結果顯示,制備的ALS抗體對這6種雜草的ALS都具有較強的識別能力。在這6種雜草中,豬殃殃和繁縷在親緣關系和ALS序列同源性上,都處于劣勢,但是,這兩種雜草的ALS都能夠被檢測到。據(jù)此,我們推測,以一種雜草ALS作為抗原制備的多克隆抗體,可能具備檢測多種雜草ALS的能力。雜草乙酰乳酸合酶是除草劑的重要作用靶標,抗ALS抑制型除草劑的雜草也是人們重點研究防除的對象,弄清楚可能存在的抗性機制具有重要價值,這將為后續(xù)田間抗性雜草的防除提供科學依據(jù),也為新型除草劑的開發(fā)提供一定的啟發(fā)。本研究制備的多克隆抗體可以特異性地檢測到多種雜草靶標酶ALS,為后續(xù)靶標酶ALS積累水平檢測奠定了一定基礎,將有助于雜草抗藥性機制的研究。
參考文獻
[1]"董立堯,"王豪,"高海濤,"等."我國小麥田禾本科雜草對精噁唑禾草靈的抗藥性研究進展[J]."植物保護,"2023,"49(5):"303315.
[2]"ZHANG"Zepu."Development"of"chemical"weed"control"and"integrated"weed"management"in"China"[J]."Weed"Biology"and"Management,"2003,"3(4):"197203.
[3]"LIU"Xiangying,"MERCHANT"A,"XIANG"Shihai,"et"al."Managing"herbicide"resistance"in"China"[J]."Weed"Science,"2020,"69(1):"417.
[4]"KUK"Y"I,"BURGOS"N"R,"TALBERT"R"E."Cross"and"multiple"resistance"of"diclofopresistant"Lolium"spp."[J]."Weed"Science,"2000,"48(4):"412419.
[5]"ZHU"Guangtao,"WANG"Hao,"GAO"Haitao,"et"al."Multiple"resistance"to"three"modes"of"action"of"herbicides"in"a"single"Italian"ryegrass"(Lolium"multiflorum"L.)"population"in"China"[J/OL]."Agronomy,"2023,"13(1):"216."DOI:"10.3390/agronomy13010216.
[6]"HEAP"I."Herbicide"resistant"Italian"ryegrass"globally"[DB/OL]."Database"(HRAC),"[20240117]."http:∥www.weedscience.org.
[7]"朱光濤."小麥田多花黑麥草對啶磺草胺抗藥性的研究[D]."南京:"南京農(nóng)業(yè)大學,"2023.
[8]"LI"Wei,"WU"Cuixia,"WANG"Mali,"et"al."Herbicide"resistance"status"of"Italian"ryegrass"(Lolium"multiflorum"Lam.)"and"alternative"herbicide"options"for"its"effective"control"in"the"HuangHuaiHai"Plain"of"China"[J/OL]."Agronomy,"2022,"12(10):"2394."DOI:"10.3390/agronomy12102394.
[9]"WU"Cuixia,"SONG"Min,"ZHANG"Tiantian,"et"al."Targetsite"mutation"and"cytochrome"P450s"confer"resistance"to"multiple"herbicides"in"Italian"ryegrass"(Lolium"multiflorum"Lam.)"from"China"[J/OL]."Crop"Protection,"2022,"161:"106068."DOI:"10.1016/j.cropro.2022.106068.
[10]李秀梅,"褚建君."乙酰乳酸合酶(ALS)研究進展[C]∥中國植物保護學會雜草學分會."面向21世紀中國農(nóng)田雜草可持續(xù)治理——第六次全國雜草科學學術研討會論文集."南寧:"廣西民族出版社,"1999:"5.
[11]RONALD"G"D,"JENNIFER"A"M,"LUKE"W"G."Structure"and"mechanism"of"inhibition"of"plant"acetohydroxyacid"synthase"[J]."Plant"Physiology"and"Biochemistry,"2008,"46(3):"309324.
[12]董立堯,"高原,"房加鵬,nbsp;等."我國水稻田雜草抗藥性研究進展[J]."植物保護,nbsp;2018,"44(5):"6976.
[13]YU"Qin,"POWLES"S"B."Resistance"to"AHAS"inhibitor"herbicides:"current"understanding"[J]."Pest"Management"Science,"2014,"70(9):"13401350.
[14]FANG"Jiapeng,"ZHANG"Yuhua,"LIU"Tingting,"et"al."Targetsite"and"metabolic"resistance"mechanisms"to"penoxsulam"in"barnyardgrass"(Echinochloa"crusgalli"(L.)"P."Beauv.)"[J]."Journal"of"Agricultural"and"Food"Chemistry,"2019,"67(29):"80858095.
[15]SEN"M"K,"HAMOUZOV"K,"MIKULKA"J,"et"al."Enhanced"metabolism"and"target"gene"overexpression"confer"resistance"against"acetolactate"synthaseinhibiting"herbicides"in"Bromus"sterilis"[J]."Pest"Management"Science,"2021,"77:"21222128.
[16]RIAR"D"S,"NORSWORTHY"J"K,"SRIVASTAVA"V,"et"al."Physiological"and"molecular"basis"of"acetolactate"synthaseinhibiting"herbicide"resistance"in"barnyardgrass"(Echinochloa"crusgalli)"[J]."Journal"of"Agricultural"and"Food"Chemistry,"2013,"61(2):"278289.
[17]PAN"Lang,"YU"Qin,"WANG"Junzhi,"et"al."An"ABCCtype"transporter"endowing"glyphosate"resistance"in"plants"[J/OL]."Proceedings"of"the"National"Academy"of"Sciences"of"the"United"States"of"America,"2021,"118(16):"e2100136118."DOI:"10.1073/pnas.2100136118.
[18]DELYE"C."Unravelling"the"genetic"bases"of"nontargetsitebased"resistance"(NTSR)"to"herbicides:"a"major"challenge"for"weed"science"in"the"forthcoming"decade"[J]."Pest"Management"Science,"2013,"69(2):"176187.
[19]PAN"Lang,"GUO"Qiushuang,"WANG"Junzhi,"et"al."CYP81A68"confers"metabolic"resistance"to"ALS"and"ACCaseinhibiting"herbicides"and"its"epigenetic"regulation"in"Echinochloa"crusgalli"[J/OL]."Journal"of"Hazardous"Materials,"2022,"428:"128225."DOI:"10.1016/j.jhazmat.2022.128225.
[20]CUMMINS"I,"WORTLEY"D"J,"SABBADIN"F,"et"al."Key"role"for"a"glutathione"transferase"in"multipleherbicide"resistance"in"grass"weeds"[J]."Proceedings"of"the"National"Academy"of"Sciences"of"the"United"States"of"America,"2013,"110(15):"58125817.
[21]READE"J"P"H,"COBB"A"H."New,"quick"tests"for"herbicide"resistance"in"blackgrass"(Alopecurus"myosuroides"Huds.)"based"on"increased"glutathione"Stransferase"activity"and"abundance"[J]."Pest"Management"Science,"2002,"58(1):"2632.
[22]崔云云,"曹越平."抗草甘膦轉基因大豆的獲得[J]."上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版),"2016,"34(1):"14.
[23]CHEN"Jingchao,"HUANG"Hongjuan,"WEI"Shouhui,"et"al."Glyphosate"resistance"in"Eleusine"indica:"EPSPS"overexpression"and"P106A"mutation"evolved"in"the"same"individuals"[J]."Pesticide"Biochemistry"and"Physiology,"2020,"164:"203208.
[24]FANG"Jiapeng,"LIU"Tingting,"ZHANG"Yuhua,"et"al."Target"sitebased"penoxsulam"resistance"in"barnyardgrass"(Echinochloa"crusgalli)"from"China"[J]."Weed"Science,"2019,"67(3):"281287.
[25]LI"Jian,"LI"Mei,"GAO"Xingxiang,"et"al."A"novel"amino"acid"substitution"Trp574Arg"in"acetolactate"synthase"(ALS)"confers"broad"resistance"to"ALSinhibiting"herbicides"in"crabgrass"(Digitaria"sanguinalis)"[J]."Pest"Management"Science,"2017,"73(12):"25382543.
[26]PRESTON"C,"STONE"L"M,"RIEGER"M"A,"et"al."Multiple"effects"of"a"naturally"occurring"proline"to"threonine"substitution"within"acetolactate"synthase"in"two"herbicideresistant"populations"of"Lactuca"serriola"[J]."Pesticide"Biochemistry"and"Physiology,"2006,"84(3):"227235.
[27]MOLIN"W"T,"NANDULA"V"K,"WRIGHT"A"A,"et"al."Transfer"and"expression"of"ALS"inhibitor"resistance"from"palmer"amaranth"(Amaranthus"palmeri)"to"an"A.spinosus×A.palmeri"hybrid"[J]."Weed"Science,"2016,"64(2):"240247.
[28]夏文文."看麥娘(Alopecurus"aequalis)對甲基二磺隆的抗藥性及其靶標酶抗性機理研究[D]."南京:"南京農(nóng)業(yè)大學,"2015.
(責任編輯:田"喆)