新型乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂作用机理的研究进展

ALS抑制剂类除草剂具有活性高、选择性强、对哺乳动物安全等优异特点,因而倍受各国政府、工农业界、学术界以及公众的关注。本文通过对ALS抑制剂及其致毒机制的理论研究,对ALS抑制剂的作用机理做了详细的阐述,力求反映ALS抑制剂的最新研究进展和发展动态,为进一步推动ALS抑制剂的发展及ALS相关基因功能的研究提供理论支持。     

三种ALS抑制剂对四类植物ALS的抑制差异

用乙酰乳酸合成酶(ALS)活性测定方法研究了双草醚、KIH-15127、苄嘧磺隆3种ALS抑制剂对水稻、稗草和油菜ALS活性的抑制差异性。体外测定结果表明，不同植物ALS对双草醚和KIH-15127的敏感性差异较大，粳稻、稗草和油菜ALS的敏感性强于籼稻，而这些植物ALS对苄嘧磺隆的敏感性差异很小。体内结果显示，双草醚和KIH-15127对稗草和油菜ALS的抑制作用较强，对粳稻ALS的抑制作用可以恢复；苄嘧磺隆对油菜ALS的抑制作用也较强，但对稗草、水稻ALS基本无抑制作用；3种ALS抑制剂对籼稻ALS抑制作用均较弱。结果表明，不同植物对ALS抑制剂的敏感性存在差异。     

植物乙酰乳酸合成酶抑制剂作用方式及机理研究进展

以拟南芥Arabidopsis thaliana等植物为主要对象,系统评述了乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂在作用靶标、选择性机制、毒性机理及化学杀雄作用等方面的研究进展。ALS是磺酰脲类、咪唑啉酮类等多种除草剂的共同作用靶标,最新研究又发现苯磺隆、酰嘧磺隆等多种ALS抑制剂可作为敏感植物的化学杀雄剂。目前该研究领域的薄弱环节是ALS抑制剂的毒性机理,先后提出了支链氨基酸饥饿、核酸合成受阻、ALS底物积累、养分转运障碍、无氧呼吸等假说,但均未能被证实。借助高通量的代谢组学、转录组学、蛋白质组学检测技术将能够更全面地揭示ALS抑制剂的生理生化效应,为研究其毒性机理提供新证据。     

反枝苋乙酰乳酸合成酶与烟嘧磺隆分子结合模式分析及抗性位点预测

为研究反枝苋对乙酰乳酸合成酶 (ALS) 抑制剂的抗性机制,本研究根据反枝苋的ALS氨基酸序列,利用同源模建的方法构建了其三维结构,并采用分子对接和分子动力学模拟的方法预测了反枝苋ALS与烟嘧磺隆分子的结合模式。根据结合模式对已报道的Pro 197和Trp 574等位点突变产生抗性的原因进行了分析。结果发现:Pro 197和Trp 574等位点的残基与烟嘧磺隆分子之间存在重要的疏水作用和π-π作用等其他相互作用,或该位点的残基具有特殊结构影响着通道形状。分析表明,ALS与烟嘧磺隆之间的氢键、疏水作用等非共价相互作用以及通道形状的改变都有可能影响二者结合稳定性,从而使杂草产生抗性。基于此结论,本研究预测Val 196、Met 200、Phe 206和Lys 256突变同样可能使杂草对ALS抑制剂敏感度发生变化。本研究利用计算机模拟技术分析了ALS抗性机制,为反抗性除草剂的分子设计提供了指导。     

乙酰乳酸合成酶抑制剂的种类及其耐药性研究进展

乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂在全世界已被迅速广泛认可和普遍使用。然而,由于ALS抑制剂的作用靶标单一,连续使用易诱发杂草产生抗药性等问题,ALS抑制剂类除草剂面临的杂草抗药性问题已越来越突出,并呈现出进一步恶化的趋势。本文概括了目前ALS抑制剂类除草剂的主要品种以及杂草对该类除草剂抗药性产生的主要机理,并针对因ALS基因突变导致的抗药性问题做了详细的阐述,为抗性基因应用的前景作了进一步展望。     

萘二甲酸酐减轻胺苯磺隆对水稻药害的作用机制

通过在离体和活体条件下萘二甲酸酐（NA）对水稻乙酰乳酸合成酶（ALS）活力的影响,进行NA减轻胺苯磺隆对水稻药害作用机制研究。离体条件下,NA对水稻幼苗ALS的活力影响很小,且未能产奋勇安苯磺隆对ALS活性的抑制作用。活体条件下,NA提高幼苗ALS活力达40％,且抵消胺苯磺隆对ALS活力的抑制作用,说明NA减轻胺苯磺隆对水稻药害的作用机制是NA间接激活靶标酶ALS。     

新型化合物唑嘧氯草胺的作用机制

采用培养皿法和常规生化方法,研究了新型除草剂唑嘧氯草胺(暂定名,代号:ZJ-2725)的作用机制。结果显示,同时添加20mg/L浓度的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸能完全恢复唑嘧氯草胺对苘麻芽的生长抑制作用,而添加相同浓度的单一支链氨基酸只能部分消除其抑制作用。离体条件下,随着唑嘧氯草胺浓度的增大,对乙酰乳酸合成酶(ALS)活性的抑制率增加,ALS活性随反应时间的延长而增加,且两者之间符合Michaelis-Meten方程;活体条件下,唑嘧氯草胺对苘麻的ALS也表现出明显的抑制作用,ALS活性明显下降。表明唑嘧氯草胺在植物体内抑制了3种支链氨基酸的生物合成,进而导致植物蛋白质合成受阻而使植物生长受到抑制,ALS即为唑嘧氯草胺的作用靶标。     

ALS抑制剂的杂草抗性概述

随着化学除草剂的不断推广和使用,杂草抗性问题也日益加重。本文搜集了2003年和2007年各种不同作用机制药剂的杂草抗性的报道,重点搜集、整理并分析了ALS抑制剂的最近杂草抗性研究报道,其相关抗性机理,并探讨了ALS抑制剂抗性杂草治理措施。     

杂草对乙酰乳酸合成酶抑制剂抗药性研究进展

乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂已经成为一类广泛使用的除草剂。综述了杂草对ALS抑制剂类除草剂抗药性的产生与发展、抗性机理、抗性基因应用等方面的研究进展。其抗性产生机理主要有杂草对除草剂代谢能力增强、ALS基因突变导致对除草剂敏感性降低和ALS含量提高等。     

耳叶水苋对乙酰乳酸合成酶抑制剂的抗性及其分子机制初探

近年来长江下游地区稻田耳叶水苋Ammannia arenaria H.B.K.危害十分严重。采用盆栽法首次测定了耳叶水苋对苄嘧磺隆等药剂的抗性水平,同时分析了其抗性和敏感种群间乙酰乳酸合成酶(ALS)基因的DNA序列及其RNA表达差异。结果表明:采自浙江嘉兴(JX110)、江苏苏州(JS039)、浙江宁波(NB0143-05)和安徽广德(AH014)的耳叶水苋生物型对苄嘧磺隆的抗性指数(RI)分别为67.90、17.59、44.63和8.37,对苄嘧磺隆表现出中高水平抗性的生物型对五氟磺草胺、双草醚及咪唑乙烟酸也产生了低水平的抗性。获得了耳叶水苋ALS基因全长核苷酸序列2235 bp,编码667个氨基酸,仅发现NB0143-05等3种抗性生物型ALS酶的氨基酸序列非保守区第93位的亮氨酸被脯氨酸取代。然而,NB0143-05的ALS酶对ALS抑制剂的敏感性大幅度降低(RI 37.04),且在苄嘧磺隆处理后4 d的ALS基因表达量是敏感生物型(HZ001)的1.86倍。这表明,ALS酶对药剂的敏感性降低以及被苄嘧磺隆诱导后ALS基因表达量显著增加,很可能是耳叶水苋生物型NB0143-05对ALS抑制剂产生抗性的原因。