抗草甘膦帕尔默苋及其与瘤果苋杂交种的染色体非整倍性研究及其抗性机制

本研究针对草甘膦(N-(膦酰甲基)甘氨酸)抗性(GR)杂草进化难题，通过荧光原位杂交(FISH)技术揭示了帕尔默苋(Amaranthus palmeri)及其与瘤果苋(A. tuberculatus)杂交种中染色体非整倍性(aneusomaty)现象。研究发现GR植株中存在2n=34/68的染色体变异，杂交F1代出现2n=33/66，而伪F2代稳定保持2n=50。5S rDNA定位证实伪F2代含帕尔默苋二倍体(2n=34)和瘤果苋单倍体(n=16)基因组，该现象仅存于GR植株。这一发现为EPSPS基因扩增导致的草甘膦抗性提供了全新细胞学机制。

　　在农业杂草防控领域，草甘膦(商品名Roundup)作为N-(膦酰甲基)甘氨酸类除草剂的核心成员，其靶标基因5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的扩增常引发抗性。有趣的是，抗草甘膦(GR)的帕尔默苋玩起了"染色体魔术"——其根尖细胞同时存在2n=34和2n=68两种核型，这种染色体数目变异的非整倍性(aneusomaty)现象在其与瘤果苋(2n=32)的杂交后代中更显奇幻：F₁代杂种呈现2n=33和2n=66的双重身份，而通过无融合生殖产生的伪F₂代则稳定保持2n=50的"混血"特征。

科研人员运用荧光原位杂交(FISH)技术，以5S核糖体DNA为探针进行基因组侦探，发现伪F₂代实为帕尔默苋二倍体基因组(2n=34)与瘤果苋单倍体基因组(n=16)的完美嵌合体。最令人振奋的是，这种染色体"分身术"仅在GR植株中上演，敏感型(GS)植株则保持染色体数目稳定。该发现揭示了植物通过体细胞染色体变异促进EPSPS基因拷贝数增加的进化新策略，为理解杂草抗药性提供了细胞遗传学层面的关键证据。