2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of resistance to glyphosate and glufosinate in weeds
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16H04884
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
冨永 達 京都大学, 農学研究科, 教授 (10135551)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | グリホサート / グルホシネート / ネズミムギ / 抵抗性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリホサートおよびグルホシネートは互いに異なる作用機作をもつ非選択性除草剤である。静岡県の農耕地ではこの両剤に対して抵抗性を示すネズミムギが出現し、防除が困難となっている。本研究では両剤に対し抵抗性を有するネズミムギの抵抗性機構を解析した。まず、両剤に対する抵抗性ネズミムギ集団由来個体を株分けした2クローン集団を作成し、一方にグリホサートを、もう一方にグルホシネートを様々な薬量で処理し、生残率からLD50（半数致死薬量）を算出し、生物型間で比較した。抵抗性集団において、両剤に対し感受性、グリホサートにだけ抵抗性、グルホシネートにだけ抵抗性、両剤に対し抵抗性、の4タイプの個体が確認された。また、グリホサート抵抗性集団のLD50は感受性集団の3.86倍で、グルホシネート抵抗性集団のLD50は感受性集団の1.26倍であった。
グリホサート感受性および抵抗性個体にグリホサートを処理し、植物体各部位におけるグリホサートおよびその代謝産物（AMPA）をLC-MS/MSにより定量した。抵抗性個体では処理葉から他の部位へ移行するグリホサート量が有意に少なかったことから、抵抗性はグリホサートの移行抑制によるものと考えられた。
グルホシネート感受性および抵抗性個体の葉からGSを抽出し、0～100 mMのグルホシネート薬量下での酵素活性量を測定し、IC50（活性量50%阻害薬量）を算出した。生物型間で基底のGS活性量およびIC50に有意差は認められなかった。また、グルホシネート感受性および抵抗性個体にグルホシネートを処理し、植物体各部位におけるグルホシネートおよび代謝産物（MPP）をLC-MS/MSにより定量した。グルホシネートの処理葉からの移行率や植物体への吸収率およびMPPへの代謝量に有意差は認められなかったことからグルホシネート抵抗性は未知の非作用点抵抗性機構によると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
雑草の除草剤抵抗性生物型の出現は作物生産に重大な被害をもたらす。除草剤抵抗性機構によって抵抗性の程度が異なり、また、代替除草剤の選定にあたっても抵抗性機構を解明することが必須である。本研究の対象草種であるネズミムギは自家不和合の風媒植物であるため、自殖後代を得ることが困難である。本研究では、生育個体を株分けすることによって、クローン集団を作成し、それらを供試した。グリホサート・グルホシネート抵抗性集団中に、両剤に対し感受性、グリホサートにだけ抵抗性、グルホシネートにだけ抵抗性、両剤に対し抵抗性、の4タイプの個体を確認した。これらのうち、グリホサート抵抗性個体について、グリホサートの吸収移行およびグリホサートの代謝産物（AMPA）の植物体内での動態を解析した結果、抵抗性個体と比較して吸収量に有意差がなく、また、AMPAは検出されなかった。しかし、移行量に有意差が認められた。以上の結果から、抵抗性はグリホサートの移行抑制によるものと考えられ、液胞隔離による可能性が推定された。
グルホシネート抵抗性個体に関しては、グルホシネートの吸収率、移行率およびグルホシネートの代謝産物であるMPPへの代謝量に関して感受性個体との間に有意差は認められなかった。これらの結果から、本集団のグルホシネート抵抗性は未知の非作用点抵抗性機構によるものと考えられた。
平成29年度は、おおむね当初計画通り進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
雑草のグリホサート抵抗性機構は、作用点抵抗性および非作用点抵抗性に大別される。平成28年度の研究では、本種のグリホサート抵抗性が作用点抵抗性によるものではないことを明らかにした。平成29年度の研究結果から、グリホサート感受性および抵抗性個体の間でグリホサート吸収量に有意差が認められず、また、グリホサートの代謝産物であるAMPAも認められなかった。しかし、処理葉から他の部位への移行量が抵抗性個体で有意に少なかったことから、抵抗性はグリホサートの移行抑制によるものと考えられた。以上の結果から、グリホサート抵抗性が液胞への隔離によるものと推定されることから、液胞への物質輸送に関わるABCトランスポーターに関わる遺伝子をRNA-Seq解析により探索する。
グルホシネート抵抗性に関しては、平成28年度の研究結果から作用点抵抗性でなく、また、平成29年度の研究結果から既報のいずれの非作用点抵抗性機構にも該当しなかったことから、グルホシネート感受性個体と抵抗性個体の間で発現量が異なる遺伝子をRNA-Seq解析により探索する。
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