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雜草型紅米(weedy rice)取得抗除草劑基因

  圖片來源: Washington University in St. Louis 雜草型紅米(weedy rice)與栽培種水稻是同種的植物,但是雜草型紅米產量低、品質不良,所以一直都是被當作雜草來剷除。過去有 研究 顯示,雜草型紅米是綠色革命的副產物,是栽培種水稻的野化版本。 最近在美國的阿肯色州有一項研究發現,雜草型紅米已經從栽培種水稻取得了抗除草劑基因,對除草劑咪唑啉酮(imidazolinone)產生了抗藥性。 這怎麼會發生的?原來科學家發現的一個品系的水稻因為乙醯乳酸合成酶(ALS,acetolactate synthase)發生了點突變之後,對除草劑咪唑啉酮產生了抗藥性;於是他們就將這個突變基因導入栽培種水稻中,並取得專利(稱為Clearfield)。於是農夫種了這種水稻後,只要噴灑咪唑啉酮除草劑,就可以有效除去其他雜草了。 抗除草劑水稻於2002年引進阿肯色州,但是在2004年已經有農民注意到一些雜草型紅米開始對除草劑產生抗性。 最近的研究發現,這些對除草劑產生抗性的雜草型紅米,的確與栽培種水稻發生了雜交。過去的研究認為水稻是自交作物,發生異交(outcrossing)的機率小於百分之一。當然,小於百分之一意味著還是會發生,而透過人為噴灑除草劑不斷地主動篩選掉對除草劑敏感的植株,於是留下的便都是抗除草劑的雜草型紅米了。 研究團隊認為,除了抗除草劑品系提供了抗除草劑的基因之外,近年來引進了雜交水稻也間接地提升了異交的發生率。 參考文獻: Marshall J. Wedger, Nilda Roma-Burgos, Kenneth M. Olsen. Genomic revolution of US weedy rice in response to 21st century agricultural technologies. Communications Biology, 2022; 5 (1) DOI: 10.1038/s42003-022-03803-0