Die Grundlage der Glyphosat-Resistenz bei Amaranth

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Die Grundlage der Glyphosat-Resistenz bei AmaranthWilliam T.

Molin (U.S.

Department of Agriculture-Agricultural Research Service, Stoneville, MS) schloss sich mit Allison Yaguchi, Mark Blenner und Christopher A.

Saski (Clemson University, SC) zusammen, um die Struktur des extrachromosomalen DNA-Replikons zu sequenzieren und zu sezieren, das der molekularen und biochemischen Grundlage der Resistenz gegen das Herbizid Glyphosat in Palmer amaranth (Amaranthus palmeri) zugrunde liegt.

Diese Arbeit unterstützt unser Verständnis der adaptiven Evolution bei Pflanzen und hat Auswirkungen auf die Optimierung des Pestizideinsatzes in der Umwelt.Glyphosat ist ein weit verbreitetes Breitspektrumherbizid, das sowohl gegen breitblättrige Pflanzen als auch gegen Gräser (Dikotyle und Monokotyle) wirkt.

Es tötet Pflanzen durch Hemmung des Enzyms 5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphat-Synthase (EPSPS), das nur in Pflanzen und in einigen Bakterien vorkommt.

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EPSPS ist ein Schlüsselenzym für die Biosynthese von essentiellen Aminosäuren und ein ideales Ziel für Herbizide, da Tiere und Menschen ein anderes Enzym, das unempfindlich gegen Glyphosat ist, verwenden, um die gleiche Funktion zu erfüllen.

Einige Pflanzen, darunter A.

palmeri, können eine Resistenz gegen Glyphosat-Toxizität entwickeln, indem sie die Expression des EPSPS-Gens während des Glyphosat-Stresses massiv erhöhen, wodurch das System im Wesentlichen mit zusätzlichem EPSPS-Enzym überschwemmt wird und dadurch den Auswirkungen des Herbizids entgegenwirkt.Das Anfertigen von mehr Kopien eines Gens ist ein mögliches Mittel, um die Genexpression zu erhöhen: Das Phänomen der Amplifikation von Genen oder Genclustern ist ein bei Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen weit verbreiteter Stressvermeidungsmechanismus, der hier im Spiel ist.

Die amplifizierten Gene sind oft in extrachromosomalen zirkulären DNA-Fragmenten (eccDNA) enthalten, die als Replikone bezeichnet werden, d.h.

DNA-Kreise, die außerhalb der normalen linearen Chromosomen in einem Organismus erhalten bleiben und repliziert werden.

Beim Menschen ist eccDNA ein vorherrschendes Merkmal vieler Krebsarten und einer Vielzahl von Krankheiten, die mit Entwicklungsstörungen und vorzeitiger Alterung einhergehen.

In solchen Fällen tragen eccDNAs Onkogene und andere Gene, die das Überleben und die Proliferation von….

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