抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题

近年来,抗除草剂转基因作物的研究取得了一些进展。本文简述了抗除草剂转基因作物的发展历史以及除草剂的作用机理,分别介绍了抗EPSPS抑制剂基因、抗ALS抑制剂基因、乙酰CoA转移酶基因、阿特拉津氯水解酶基因、细胞色素P450基因和原卟啉原氧化酶基因这6类抗除草剂基因的来源,抗性机理以及目前它们在转基因水稻上的应用。最后,对转基因水稻的食用安全性,转基因释放、飘移对生态的影响进行了探讨,并对转基因水稻的未来发展进行了展望。     

作物抗草甘膦转基因研究概况

草甘膦是一种非选择性除草剂,其作用机理主要是竞争性抑制莽草酸途径中5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的活性。该合成酶是真菌、细菌、藻类、高等植物体内芳香族氨基酸生物合成过程中一个关键酶。自从1976年美国孟山都公司的草甘膦类除草剂-农达(Roundup)研制成功并得到广泛应用以来,作物抗草甘膦转基因研究成为抗除草剂基因工程研究的热点。随着抗草甘膦基因克隆的发展,抗草甘膦转基因作物也相继问世并大面积推广应用。对草甘膦作用机理、抗草甘膦基因(EPSPS编码基因)的研究、抗草甘膦作物遗传改良的策略及抗草甘膦转基因作物的推广应用情况进行综述,并简单分析了我国作物抗草甘膦转基因存在的问题及解决途径。     

安全性最高的玉米田除草剂苯唑草酮市场发展前景无限

正苯唑草酮(Topramezon)是巴斯夫开发的第一个苯甲酯吡唑酮类除草剂,亦属于对羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶(HPPD)类抑制剂,其对耐草甘膦、三嗪类、乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂和乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂的杂草有很好的防除效果,能有防除世界范围内玉米作物上的主要禾本科杂草和阔叶杂草(对莎草科杂草效果较差)。苯唑草酮具有杀草谱广、活性高、可混性强,以及对玉米和后茬作物安全     

利用玉米乙酰乳酸合成酶基因ALS点突变处理培育抗除草剂高粱

高粱是重要五大粮食作物之一,因其对很多化学除草剂相当敏感,喷施时需掌握一定的技巧,一般农户不易把握,而培育抗除草剂高粱是重要的途径之一。本研究克隆了玉米品种B73的2个乙酰乳酸合成酶(ALS)基因,进行生物信息学分析高粱、玉米、水稻和拟南芥的ALS基因进化关系、保守结构域以及保守序列,然后进行单、双人工点突变处理ALS基因,最后构建单双点突变超表达载体转化高粱。尽管转化高粱失败,本研究也为进一步培育抗除草剂高粱育种新材料奠定了良好的基础。     

草甘膦推动了其他除草剂的发展

<正>由于草甘膦的频繁使用,导致抗性杂草频发,现全球已有24种杂草对草甘膦产生抗性,考虑到既能方便使用,又能价廉物美,人们又开发了抗其他除草剂品种的转基因作物,以替代草甘膦或弥补其不足,由此也推动了其他除草剂的发展……一、转基因作物的问世促进了草甘膦的崛起在1998年之前,全球除草剂品种中以莠去津销售额最高,草甘膦仅列4~5位,但自1996年孟山都公司的抗草甘膦转基因作物问世后,草甘膦的销售市场一路攀升,仅几年就位列除草剂品种市场的首位。目前,全球草甘膦销售额为45.75亿美元,占全球除草剂     

未来除草剂的明星产品——氯吡嘧磺隆的市场分析预测

<正>氯吡嘧磺隆适应作物非常广泛,可用于小麦、玉米、高粱、水稻、甘蔗、番茄、红薯、干豆、草坪和观赏作物,可用于住宅附近,同时对恶性杂草香附子特效,且能防除部分阔叶杂草。因此应用前景和推广价值非常高,未来将会有更多的厂家关注和申请登记。氯吡嘧磺隆除草剂是由日产化学公司研制、孟山都开发的一个新型磺酰脲类除草剂,是乙酰乳酸合成酶(ALS酶)的     

抗草甘膦转基因技术或将引来草甘膦产业利好

<正>本刊讯近日,一篇名为《中国抗草甘膦转基因技术有望产业化》的文章被广为关注,其提到国内科学家们正在积极地研发抗草甘膦转基因作物,并希望能够在未来三五年内获得品种审定并实现商品化生产,以打破跨国公司在抗除草剂转基因产业上的垄断。在转基因技术出现后,特别是抗草甘膦转基因作物的大面积推广,使得草甘膦的使用量急速增加。据了解,抗草甘膦转基因植物通俗来说,就是通过转基因给作物植入了草甘膦抗体,使得抗草甘膦转基因作物能够耐受更高浓度草甘膦的施用,在草甘膦彻底杀灭杂草的同时,作物生长完全不受影响。这一技术的推广,使得农场除草效率大大增加,节省了很多人工成本,因此较受农场主欢迎。如此省时省力又高效,让抗草甘膦转基因作物成为美国主要的转基因作物。     

权威专家解读草甘膦安全性与草铵膦未来发展趋势

正全球范围内耐草甘膦转基因作物的广泛种植使草甘膦成为全球销量第一的除草剂品种。但由于产能过剩、竞争激烈以及杂草抗性的问题,一定程度上影响了草甘膦的使用,同时也促进了其它除草剂以及耐除草剂产品的转基因作物的发展,如草铵膦、2,4-滴和麦草畏等。     

几款磺酰胺类除草剂在我国的登记应用情况

<正>磺酰胺类除草剂是继磺酰脲类及后来发现的咪唑啉酮类除草剂之后,由美国陶氏农业科学公示研制开发的一类新型的乙酰乳酸合成酶(ALS)制剂剂。目前被成功开发并在世界范围内广泛推广应用的磺酰胺类包括唑嘧磺草胺、磺草唑胺、氯酯磺草胺、双氯磺草胺、双氟磺草胺、五氟磺草胺、啶磺草胺     

新型转基因抗草甘膦玉米的培育及安全控制技术

在我国转基因作物的种植中,玉米是最早获得审批进行大量种植的农作物之一,同时也是世界上种植面积最大的转基因农作物。在我国的转基因抗除草剂玉米种植中,抗草甘膦玉米是其主要的品种。主要根据我国最新研发的新型转基因抗草甘膦玉米的种植培育情况,探讨其具体的培育技术以及安全控制技术,以消除转基因抗草甘膦玉米潜在的风险。     

Identifying indicator species for post-release monitoring of genetically modified,herbicide resistant crops

In Europe, regulations for release and placing-on-the-market of genetically modified (GM) crops require post-release monitoring of their impact on the environment. Monitoring potential adverse effects of GM crops includes direct effects as well as indirect effects, e.g. GM crop specific changes in land and pest management. Currently, there is a gap in the pre-release risk assessments conducted for regulatory approval of GM herbicide resistant (HR) crops. Since the relevant non-selective herbicides have been registered many years ago, in current dossiers requesting regulatory approval of GM HR crops, the environmental impacts of the corresponding non-selective herbicides are either entirely omitted or the applicant simply refers to the eco-toxicological safety assessments conducted for its original pesticide approval that do not address environmental issues arising in conjunction with the cultivation of GM HR crops. Since the ‘Farm-scale Evaluations’, it is clear that consequences for farmland biodiversity can be expected. The objective of this project was to identify relevant indicator species for the long-term impact of GM HR maize cultivation and the application of their corresponding non-selective herbicides, glyphosate and glufosinate. In this article, we describe the outcome of a modified Event Tree Analysis, essentially a funnel-like procedure allowing to reduce the large number of potentially affected non-target species to those with greatest ecological relevance and highest risk to be adversely affected based on a number of ecological criteria. This procedure allowed us to identify a total of 21 weed-Lepidoptera associations that we proposed for post release monitoring of GM HR maize in Germany.     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆与转化水稻的研究

EPSPS (5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶EC 2.5.1.19)是植物芳香族氨基酸和植物次生代谢产物生物合成中莽草酸途径的关键酶; 同时也是广谱性除草剂草甘膦的作用目标。本实验通过对草甘膦污染土壤宏基因组文库的建立及筛选, 成功克隆了一个新的草甘膦抗性的EPSPS基因(命名为soilEPSPS)。序列分析表明soilEPSPS基因全长1404 bp, 其编码的467个氨基酸中未涉及已公布专利中保护的氨基酸序列。原核功能验证表明该基因对草甘膦的耐受能力优于EPSPS CP4基因。将该基因与水稻Rubisco SSU引导肽相融合构建由actin启动子驱动的植物表达载体, 用农杆菌介导法实现了水稻的遗传转化。抗性再生植株的PCR和Southern杂交结果表明所获得的26株再生植株均为转基因阳性植株, 其中共有3个单拷贝转化事件。草甘膦抗性鉴定证明纯合体T₂代植株能够耐受高达500 mmol L^-1的草甘膦。本研究为转基因抗除草剂水稻新品种的培育奠定了基础。     

转基因抗草甘膦棉花及其对草甘膦抗性的时空表达

草甘膦是一种非选择性除草剂,它通过竞争性抑制莽草酸途径中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（EPSP合酶）干扰芳香族氨基酸的生物合成而发挥毒性作用。虽然获得抗草甘膦棉花的途径有多种,但当前用于生产的抗草甘膦棉花主要是以CP4- EPSPS基因转化棉花获得的。草甘膦对转CP4- EPSPS棉花的营养生长没有不利影响,但4叶期后喷施草甘膦会显著降低花粉粒的活性,抑制散粉、授粉和结实,导致转CP4- EPSPS棉花对草甘膦抗性呈现出一定程度的时空变化。草甘膦对抗草甘膦棉花（雄性）生殖器官的抑制效应一方面源于草甘膦在生殖器官内的大量积累,另一方面在于CP4- EPSPS基因在（雄性）生殖器官的低效表达。促进CP4- EPSPS基因在全株高效表达是提高棉花对草甘膦抗性的重要途径。     

薤白EPSP合成酶基因转化烟草提高其草甘膦抗性

葱属植物薤白具有较强的草甘膦抗性.将薤白中与草甘膦抗性相关的EPSP合成酶基因(EPSPsA)cDNA重组到植物表达载体pWM101中,构建薤白植物表达EPSPsA重组载体,采用根癌农杆菌介导法将其转入烟草品种WS38,获得转薤白EPSPsA基因烟草.PCR分析表明,目的基因已经整合进烟草基因组中.对转基因烟草愈伤组织及幼苗进行的草甘膦抗性检测表明,转基因烟草对草甘膦的耐受性明显提高.     

基于抗草甘膦基因的棉花茎尖农杆菌介导转化方法的研究

以中棉所49、珂字棉201和YZ-1为受体材料,通过对培养基草甘膦浓度、农杆菌侵染时间和浓度、共培养时间以及恢复培养条件等因素的优化,建立了基于抗草甘膦基因的棉花茎尖农杆菌转化技术体系,并将抗草甘膦基因(EPSPS-G6)导入3个受体材料,获得转基因抗草甘膦棉花植株.研究结果表明,适合于棉花茎尖农杆菌介导的草甘膦筛选浓度为10 mg·L-1;茎尖转化体系为农杆菌菌液OD600为0.9～1.0,侵染时间为20min,共培养时间为48 h,选用SH培养基并加入适量活性炭(0.5 g·L-1)作为恢复培养基.用本研究创制的转化技术体系,转化处理3个陆地棉受体360个茎尖,共获得60株抗性再生植株,经PCR检测,获得阳性抗性植株26株,移栽成活23株.以茎尖外植体数计算,本体系的转化成功率6.4％.该转化体系适合于转化抗草甘膦基因或以抗草甘膦基因为筛选基因的外源基因,具有转化频率高、嵌合体少、转化周期短等优点.     

水稻抗除草剂基因bar的转育研究

本研究以转bar基因水稻"HR"为供体,两系法亚种间杂交稻优势组合"两优培九"的恢复系"9311"为受体,经过3次回交转育成了对Basta除草剂具有抗性的9311近等基因系"9311HR",经PCR分析确认已导入bar基因.比较试验表明,9311HR及其与"培矮64S"配制的杂种的产量、米质、抗性等主要农艺性状分别与9311和两优培九十分相似.表明通过回交将     

草甘膦生物抗性和生物降解及其转基因研究

草甘膦(N—phosphonomethyl—glycine，glyphosate)毒性作用机理是竞争性抑制莽草酸途径中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(5-enolpyruvyl—shikimate—3—phosphate synthase，简称EPSP合成酶)的活性。EPSP合成酶是植物和微生物体内芳香族氨基酸(包括色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等)生物合成过程中的一个关键酶。该酶由aroA基因编码。抗草甘膦微生物或植物中EPSP合成酶基因的核苷酸序列在相同或相近位点发生了突变。将编码EPSP合成酶的突变基因导入大豆和烟草等作物中，均能获得转基因的抗草甘膦作物。草甘膦的生物降解途径主要有两条，C-N断裂生成氨甲基磷酸(AMPA)或C-P键断裂生成肌氨酸(sarcosine)，然后两种中间代谢物进一步代谢为磷酸、甘氨酸和二氧化碳等。     

转基因作物安全研究进展及南繁转基因生物安全管理对策

本文从生物多样性、生态系统和人畜安全三方面概述了转基因作物生物安全研究进展,并介绍了全世界转基因生物安全评价原则与方法和我国转基因作物安全管理法规.表明转基因作物存在潜在的生物安全风险,全世界正在积极构建转基因生物安全管理体系.通过对我国南繁转基因环境安全问题和情况进行分析,认为南繁地区有成为染缸的潜在威胁.为保护南繁...     

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因BnALS1R等位基因特异PCR标记的开发与应用

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因BnALS1R是从抗性突变体M9中克隆获得,抗性基因BnALS1R与野生型基因BnALS1存在1处SNP,即乙酰乳酸合酶第638位丝氨酸残基被天冬酰胺酸替代。为获得油菜抗除草剂基因BnALS1R的分子标记,根据该处点突变,结合获得的BnALS3与BnALS1序列,开发30条等位基因特异PCR (allele-specific PCR,AS-PCR)引物,采用筛选出的3条AS-PCR引物在F₂、BC₁和BC₂群体中进行PCR扩增。结果表明,该标记有效检测出群体中存在的3种基因型,其分离比分别为1∶2∶1、1∶1、1∶1,均遵循单基因遗传规律。应用该标记对获得的抗性恢复系进行PCR扩增,结果发现所有抗性恢复系均能扩增出抗性基因BnALS1R目的条带,表明3条标记引物可应用于抗性基因的检测。AS-PCR标记的获得将促进以抗性基因进行油菜抗除草剂分子标记辅助选择育种。