Genetická podstata herbicidní rezistence k inhibitorům ALS u sveřepu jalového

Bc. Kristýna Smolová

Diplomová práce

Genetic background of resistance to ALS inhibiting herbicides in Bromus sterilis

Anotace:

Tato práce zahrnuje charakteristiku a význam výskytu sveřepu jalového a studium genetické podstaty jeho rezistence k herbicidům inhibujícím acetolaktát syntázu (ALS), která je klíčovým enzymem v syntéze esenciálních rozvětvených aminokyselin. Cílem bylo popsat mechanismy herbicidního účinku a pomocí molekulárně-genetických metod ověřit hypotézu, zda je rezistence vůči inhibitorům ALS u sveřepu jalového podmíněna strukturální změnou v genu ALS. Celkem bylo zkoumáno 30 rostlin citlivého a 30 rostlin rezistentního biotypu, které byly ošetřeny přípravky Corello s účinnou látkou pyroxsulam a Attribut SG 70 s účinnou látkou propoxykarbazon. Pomocí nádobových pokusů byly získány výsledné hodnoty faktoru rezistence (RF) při aplikaci pyroxsulamu 287,67 a propoxykarbazonu 574,98 a GR50, podle kterých bylo možné jednoznačně indikovat, že populace pocházející z intenzivně ošetřovaného pozemku je rezistentní k oběma testovaným přípravkům. Následně byla izolována DNA z listů rostlin, amplifikována pomocí PCR a výtěžnost těchto metod byla ověřena měřením koncentrace (106 ng/μL) a absorpčního poměru A260/A280 (1,78) a elektroforézou na agarózovém gelu. Vybrané amplikony byly poté odeslány k sekvenování. Během sekvenční analýzy ALS genu Bromus sterilis bylo zjištěno, že se v ani jedné ze známých pozic, ve kterých se často vyskytují mutace zodpovědné za herbicidní rezistenci, nenachází žádné polymorfismy. U sveřepu jalového tedy rezistence vůči inhibitorům ALS pravděpodobně není způsobena záměnami pořadí aminokyselin, ale spíše jiným mechanismem účinku.

Abstract:

This thesis includes the characteristics and significance of the occurrence of Bromus sterilis and the study of the genetic background of its resistance to acetolactate synthase (ALS) inhibiting herbicides. ALS is a key enzyme in the synthesis of essential branched-chain amino acids. The aim of the thesis was to describe the mechanisms of herbicide action and to validate the hypothesis that resistance to ALS inhibitors in B. sterilis is due to a structural change in the ALS gene using molecular genetic methods. A total of 30 plants of the susceptible and 30 plants of the resistant biotype were examined and treated with Corello containing active ingredient (a. i.) pyroxsulam and Attribut SG 70 containing a. i. propoxycarbazone. The values of the resistance factor (RF) were obtained using dose response bioassays – 287,67 with pyroxsulam and 574,98 with propoxycarbazone. According to these values and the GR50 it was possible to conclusively indicate that the population from the intensively treated field is resistant to both tested active ingredients. Subsequently, DNA was isolated from plant leaves, amplified by PCR, and the yield of these methods was verified by measuring the concentration (106 ng/μL) and absorption ratio A260/A280 (1,78) and agarose gel electrophoresis. The selected amplicons were then sent for sequencing. From the sequence analysis of the ALS gene of B. sterilis, it was found that no polymorphisms were detected in any of the known positions where mutations responsible for herbicide resistance often are. Therefore, resistance to ALS inhibitors in B. sterilis may not be caused by amino acid sequence changes, but rather by a different mechanism of action.

Klíčová slova

acetolaktát syntáza, Bromus sterilis, herbicidní rezistence, target-site rezistence, non-target-site rezistence

Keywords

Bromus sterilis, herbicide resistance, target-site resistance, non-target-site resistance, acetolactate synthase

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Kateřina Hamouzová, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Ochrana a využívání přírodních zdrojů / Ochrana a využívání přírodních zdrojů