2019年7月25日，日本埼玉大學 Yuzuru Tozawa團隊在Science在線發表題為“A rice gene that confers broad-spectrum resistance to β-triketone herbicides”的研究論文。
水稻是超過35億人的主食。表征Oryza屬的基因組（包括馴養和野生物種）揭示的遺傳變異，已經允許鑒定可用于作物育種的基因。大規模農業生產取決于
除草劑的雜草控制，但長期使用這些試劑可導致出現抗性雜草。因此，作物育種需要新的除草劑和除草劑抗性基因組合。
粳稻BBC抗性基因的鑒定
β-三酮類除草劑（bTHs）是4-羥基苯丙酮酸雙加氧酶（HPPD）抑制劑，廣泛應用于農業。用于稻田中雜草控制的bTH苯并雙環（BBC），對于可以對抗其他類型除草劑（包括磺酰脲）的稻雜草，有明顯功效。然而，一些高產水稻品種對BBC敏感，未能鑒定導致BBC敏感性的基因，使未來的水稻育種計劃面臨風險，因此該研究著手確定使BBC擁有抗性或敏感性的水稻基因。
HIS1及其相關蛋白的系統發育分析
在這里，研究人員確定了一種水稻基因HIS1（HPPD抑制劑敏感1），它賦予了水稻對BBC和其他β-三酮類除草劑的抗性。HIS1編碼Fe(Ⅱ)/2-氧戊二酸依賴性加氧酶，其通過催化它們的羥基化來解毒β-三酮類除草劑。擬南芥中的基因轉化和水稻HIS1突變體證實了HIS1蛋白的這種功能。鑒于HIS1作為單個基因可以解毒多種bTH，其在分子作物育種中的應用將支持除草劑選擇的多樣性。
由HIS1催化的酶反應
另外，該研究還在水稻中鑒定了第二種除草劑抗性基因OsHSL1，并顯示強制OsHSL1表達可以使擬南芥對TFT具有抗性。鑒于抗HPPD抑制劑的雜草的傳播與抗其他除草劑（例如5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶抑制劑和乙酰乳酸合成酶抑制劑）的雜草相比仍然有限，故將bTH與HIS1或OsHSL1一起應用于農田雜草控制。
來源: iNature
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