Prime Editing of TaEPSPS Homeologs Enhances Wheat Resistance to Glyphosate

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作者
Tianzi Chen,Yaning Li,Zeyu Qiu,Changsong Zou,Baolong Zhang
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:73 (34): 21516-21525 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.5c05769
摘要

5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) is the primary target of the broad-spectrum herbicide glyphosate, and several well-characterized amino acid substitutions in EPSPS are known to confer glyphosate resistance. Here, we introduced the P106S substitution into wheat TaEPSPS via prime editing, resulting in resistance to the field-recommended dosage of glyphosate. Either homozygous or heterozygous P106S in a single TaEPSPS homeolog was sufficient to confer resistance, with tolerance levels of 461 g a.e. ha–1 at 4 °C and 1383–1845 g a.e. ha–1 at 28 °C. The P106S substitution reduced shikimate accumulation by 60–77% under glyphosate treatment, did not alter the native expression patterns of TaEPSPS, and incurred negligible fitness costs under nonglyphosate conditions. Although P106S-edited lines exhibited growth inhibition and an approximate 10-day growth delay following glyphosate application, no significant yield penalty was observed at maturity. These glyphosate-resistant P106S alleles hold promising potential for integration into breeding programs to enhance weed control strategies.
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