Aastase toodanguga üle 700 000 tonni on glüfosaat maailmas kõige laialdasemalt kasutatav ja suurim herbitsiid.Suurt tähelepanu on pälvinud umbrohukindlus ning glüfosaadi kuritarvitamisest põhjustatud võimalikud ohud ökoloogilisele keskkonnale ja inimeste tervisele.
29. mail avaldas Hubei ülikooli bioteaduste kooli ning provintsi ja ministeeriumide osakondade ühiselt asutatud riikliku biokatalüüsi ja ensüümitehnoloogia riikliku võtmelabori professor Guo Ruitingu töörühm ajakirjas Journal of Hazardous Materials viimase uurimustöö, milles analüüsiti esimene aidamuru analüüs.(Pahaloomuline koorimata umbrohi) saadud aldo-keto-reduktaas AKR4C16 ja AKR4C17 katalüüsivad glüfosaadi lagunemise reaktsioonimehhanismi ja parandavad oluliselt glüfosaadi lagunemistõhusust AKR4C17 poolt molekulaarse modifikatsiooni kaudu.
Kasvav glüfosaadiresistentsus.
Alates kasutuselevõtust 1970. aastatel on glüfosaat olnud populaarne kogu maailmas ning sellest on järk-järgult saanud odavaim, enimkasutatud ja produktiivseim laia toimespektriga herbitsiidid.See põhjustab taimedes, sealhulgas umbrohtudes, metaboolseid häireid, inhibeerides spetsiifiliselt 5-enoolpüruvüülshikimaat-3-fosfaadi süntaasi (EPSPS), mis on taimede kasvus ja ainevahetuses osalev võtmeensüüm.ja surm.
Seetõttu on glüfosaadiresistentsete transgeensete põllukultuuride aretamine ja glüfosaadi kasutamine põllul tänapäevases põllumajanduses oluline umbrohutõrje viis.
Kuid glüfosaadi laialdase kasutamise ja kuritarvitamisega on kümned umbrohud järk-järgult arenenud ja välja arenenud kõrge glüfosaaditaluvus.
Lisaks ei suuda glüfosaadiresistentsed geneetiliselt muundatud põllukultuurid glüfosaati lagundada, mille tulemuseks on glüfosaadi kogunemine ja edasikandumine põllukultuuridele, mis võib kergesti levida toiduahela kaudu ja ohustada inimeste tervist.
Seetõttu on kiireloomuline avastada geenid, mis võivad glüfosaati lagundada, et kasvatada kõrge glüfosaadiresistentsuse ja madalate glüfosaadijääkidega transgeenseid põllukultuure.
Taimse päritoluga glüfosaati lagundavate ensüümide kristallstruktuuri ja katalüütilise reaktsiooni mehhanismi lahendamine
2019. aastal tuvastasid Hiina ja Austraalia uurimisrühmad esimest korda glüfosaadikindlast aiarohust kaks glüfosaati lagundavat aldo-keto reduktaasi, AKR4C16 ja AKR4C17.Nad võivad kasutada NADP+ kofaktorina glüfosaadi lagundamiseks mittetoksiliseks aminometüülfosfoonhappeks ja glüoksüülhappeks.
AKR4C16 ja AKR4C17 on esimesed teatatud glüfosaati lagundavad ensüümid, mis on toodetud taimede loomuliku evolutsiooni käigus.Glüfosaadi lagunemise molekulaarse mehhanismi edasiseks uurimiseks kasutas Guo Ruitingi meeskond röntgenkristallograafiat, et analüüsida nende kahe ensüümi ja kõrge kofaktori vahelist seost.Lahutuse keeruline struktuur näitas glüfosaadi, NADP+ ja AKR4C17 kolmekomponentsete komplekside seondumisrežiimi ning pakkus välja AKR4C16 ja AKR4C17 vahendatud glüfosaadi lagunemise katalüütilise reaktsioonimehhanismi.
AKR4C17/NADP+/glüfosaadi kompleksi struktuur ja glüfosaadi lagunemise reaktsioonimehhanism.
Molekulaarne modifitseerimine parandab glüfosaadi lagunemise efektiivsust.
Pärast AKR4C17/NADP+/glüfosaadi peene kolmemõõtmelise struktuurimudeli saamist sai professor Guo Ruitingu töörühm ensüümstruktuuri analüüsi ja ratsionaalse disaini abil lisaks mutantse valgu AKR4C17F291D, mis suurendas glüfosaadi lagunemise efektiivsust 70%.
AKR4C17 mutantide glüfosaati lagundava aktiivsuse analüüs.
"Meie töö paljastab AKR4C16 ja AKR4C17 molekulaarse mehhanismi, mis katalüüsib glüfosaadi lagunemist, mis loob olulise aluse AKR4C16 ja AKR4C17 edasiseks muutmiseks, et parandada nende glüfosaadi lagunemise efektiivsust."Selle artikli vastav autor, Hubei ülikooli dotsent Dai Longhai ütles, et nad konstrueerisid mutantse valgu AKR4C17F291D, millel on parem glüfosaadi lagunemise efektiivsus. lagundavad glüfosaati keskkonnas.
On teatatud, et Guo Ruitingu meeskond on pikka aega tegelenud keskkonnas leiduvate toksiliste ja kahjulike ainete biolagunevate ensüümide, terpenoidsüntaaside ja ravimite sihtvalkude struktuurianalüüsi ja mehhanismide arutelu uurimisega.Li Hao, kaasteadur Yang Yu ja õppejõud Hu Yumei meeskonnas on töö esimesed autorid ning Guo Ruiting ja Dai Longhai on kaasautorid.
Postitusaeg: juuni-02-2022