抗草甘膦糙果苋中瞬态异形大染色体的发现及其在抗性进化中的意义

草甘膦抗性杂草常通过靶基因EPSPS扩增进化，但非EPSPS相关染色体结构异常未见报道。本研究发现抗草甘膦Amaranthus tuberculatus中存在约 6 μm 的大染色体（正常 2—3 μm），由着丝粒周围异染色质扩展和 5S rDNA 重复形成，无EPSPS且不传递给后代，为抗性染色体进化研究提供新方向。

　　

草甘膦抗性作物杂草的抗性通常归因于靶基因EPSPS（5 - 烯醇丙酮酰莽草酸 - 3 - 磷酸合成酶）通过不等交换、靶染色体内节段重复或形成含EPSPS的环状染色体及染色体外环状（ecc）DNA 元件等机制扩增而快速进化。然而，在草甘膦抗性杂草群体中，尚未有与EPSPS扩增无直接关联的染色体结构异常的记录。本文描述了一种仅在抗草甘膦Amaranthus tuberculatus（糙果苋）群体中存在、敏感群体中缺失的大染色体。该大染色体约 6 μm，大小约为正常染色体（2—3 μm）的两倍，以异形状态存在于雌雄整倍体植株（2n＝32）中。它通过着丝粒周围异染色质扩展和 5S rDNA 位点重复形成，但显著缺乏EPSPS基因。该大染色体可与其正常同源染色体配对，但在温室控制杂交中未传递给后代，表明在无草甘膦选择压力时存在适合度代价。这一大染色体为研究A. tuberculatus中草甘膦抗性适应性性状的染色体进化提供了潜在资源。