Mei in jierlikse produksje fan mear as 700.000 ton is glyfosaat it meast brûkte en grutste herbicide yn 'e wrâld. Unkrûdresistinsje en potinsjele bedrigingen foar it ekologyske miljeu en de minsklike sûnens feroarsake troch it misbrûk fan glyfosaat hawwe in soad omtinken lutsen.
Op 29 maaie publisearre it team fan professor Guo Ruiting fan it State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, mienskiplik oprjochte troch de School of Life Sciences fan 'e Universiteit fan Hubei en de provinsjale en ministeriële ôfdielingen, it lêste ûndersyksartikel yn it Journal of Hazardous Materials, wêryn't de earste analyze fan gers analysearre waard. (In maligne ryskrûd)-ôflaat aldo-keto-reduktase AKR4C16 en AKR4C17 katalisearje it reaksjemeganisme fan glyfosaatôfbraak, en ferbetterje de ôfbraakeffisjinsje fan glyfosaat troch AKR4C17 sterk troch molekulêre modifikaasje.
Groeiende glyfosaatresistinsje.
Sûnt de yntroduksje yn 'e jierren '70 is glyfosaat wrâldwiid populêr west en is it stadichoan it goedkeapste, meast brûkte en meast produktive breedspektrum herbicide wurden. It feroarsaket metabolike steurnissen yn planten, ynklusyf ûnkrûd, troch spesifyk 5-enolpyruvylshikimate-3-fosfaatsynthase (EPSPS), in wichtich enzym dat belutsen is by plantgroei en metabolisme, en de dea dêrfan.
Dêrom is it kweken fan glyfosaat-resistinte transgene gewaaksen en it brûken fan glyfosaat op it fjild in wichtige manier om ûnkrûd te bestriden yn 'e moderne lânbou.
Mei it wiidfersprate gebrûk en misbrûk fan glyfosaat binne lykwols tsientallen ûnkrûd stadichoan evoluearre en hawwe se in hege glyfosaattolerânsje ûntwikkele.
Derneist kinne glyfosaat-resistinte genetysk modifisearre gewaaksen glyfosaat net ôfbrekke, wat resulteart yn 'e opgarjen en oerdracht fan glyfosaat yn gewaaksen, dat him maklik troch de fiedselketen ferspriede kin en de minsklike sûnens yn gefaar bringt.
Dêrom is it driuwend om genen te ûntdekken dy't glyfosaat kinne ôfbrekke, sadat transgene gewaaksen mei in hege glyfosaatresistinsje en in lege glyfosaatresidu kinne wurde kultivearre.
It oplossen fan 'e kristalstruktuer en it katalytysk reaksjemeganisme fan plant-ôflaatte glyfosaat-ôfbrekkende enzymen
Yn 2019 identifisearren Sineeske en Australyske ûndersyksteams foar it earst twa glyfosaat-ôfbrekkende aldo-keto-reduktasen, AKR4C16 en AKR4C17, út glyfosaat-resistint gers. Se kinne NADP+ brûke as in kofaktor om glyfosaat ôf te brekken ta net-giftige aminomethylfosfonsoer en glyoxylsoer.
AKR4C16 en AKR4C17 binne de earste rapportearre glyfosaat-ôfbrekkende enzymen produsearre troch natuerlike evolúsje fan planten. Om it molekulêre meganisme fan har ôfbraak fan glyfosaat fierder te ûndersiikjen, brûkte it team fan Guo Ruiting röntgenkristallografy om de relaasje tusken dizze twa enzymen en kofaktor high te analysearjen. De komplekse struktuer fan 'e resolúsje iepenbiere de bindingsmodus fan it ternaire kompleks fan glyfosaat, NADP+ en AKR4C17, en stelde it katalytyske reaksjemeganisme foar fan AKR4C16 en AKR4C17-mediearre glyfosaatôfbraak.
Struktuer fan AKR4C17/NADP+/glyfosaatkompleks en reaksjemeganisme fan glyfosaatôfbraak.
Molekulêre modifikaasje ferbetteret de ôfbraakeffisjinsje fan glyfosaat.
Nei it krijen fan it fyn trijediminsjonale strukturele model fan AKR4C17/NADP+/glyfosaat, krige it team fan professor Guo Ruiting fierder in mutant proteïne AKR4C17F291D mei in 70% ferheging fan 'e ôfbraakeffisjinsje fan glyfosaat troch enzymstruktueranalyze en rasjoneel ûntwerp.
Analyse fan glyfosaat-ôfbrekkende aktiviteit fan AKR4C17-mutanten.
"Us wurk ûntbleatet it molekulêre meganisme fan AKR4C16 en AKR4C17 dy't de ôfbraak fan glyfosaat katalysearje, wat in wichtige basis leit foar de fierdere modifikaasje fan AKR4C16 en AKR4C17 om har ôfbraakeffisjinsje fan glyfosaat te ferbetterjen." Korrespondearjende auteur fan it artikel, Associate Professor Dai Longhai fan 'e Hubei Universiteit sei dat se in mutant proteïne AKR4C17F291D konstruearre hawwe mei ferbettere glyfosaatôfbraakeffisjinsje, wat in wichtich ark leveret foar it kultivearjen fan heechglyfosaatresistente transgene gewaaksen mei lege glyfosaatresiduen en it brûken fan mikrobiële yngenieursbaktearjes om glyfosaat yn 'e omjouwing ôf te brekken.
Der wurdt rapportearre dat it team fan Guo Ruiting al lang dwaande is mei ûndersyk nei de struktueranalyse en meganismediskusje fan biodegradaasje-enzymen, terpenoïde synthasen, en medisyn-doelwitproteinen fan giftige en skealike stoffen yn it miljeu. Li Hao, associate ûndersiker Yang Yu en dosint Hu Yumei yn it team binne de ko-earste auteurs fan it artikel, en Guo Ruiting en Dai Longhai binne de ko-korrespondearjende auteurs.
Pleatsingstiid: 2 juny 2022