Met 'n jaarlikse produksie van meer as 700 000 ton, is glifosaat die mees gebruikte en grootste onkruiddoder ter wêreld.Onkruidweerstand en potensiële bedreigings vir die ekologiese omgewing en menslike gesondheid wat deur die misbruik van glifosaat veroorsaak word, het groot aandag getrek.
Op 29 Mei het professor Guo Ruiting se span van die State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, wat gesamentlik deur die Skool vir Lewenswetenskappe van Hubei Universiteit en die provinsiale en ministeriële departemente gestig is, die jongste navorsingsartikel in die Journal of Hazardous Materials gepubliseer, met ontleding van die eerste ontleding van stalgras.('n Kwaadaardige paddy-onkruid)-afgeleide aldo-keto-reduktase AKR4C16 en AKR4C17 kataliseer die reaksiemeganisme van glifosaatdegradasie, en verbeter die afbraakdoeltreffendheid van glifosaat deur AKR4C17 deur molekulêre modifikasie aansienlik.
Groeiende glifosaatweerstand.
Sedert sy bekendstelling in die 1970's, was glifosaat gewild oor die hele wêreld, en het geleidelik die goedkoopste, mees gebruikte en mees produktiewe breëspektrum onkruiddoder geword.Dit veroorsaak metaboliese versteurings in plante, insluitend onkruid, deur spesifiek 5-enolpiruvylshikimate-3-phosphate sintase (EPSPS), 'n sleutelensiem wat betrokke is by plantgroei en metabolisme, te inhibeer.en die dood.
Daarom is die teel van glifosaatbestande transgeniese gewasse en die gebruik van glifosaat in die veld 'n belangrike manier om onkruid in die moderne landbou te beheer.
Met die wydverspreide gebruik en misbruik van glifosaat het tientalle onkruide egter geleidelik ontwikkel en hoë glifosaatverdraagsaamheid ontwikkel.
Boonop kan glifosaatbestande geneties gemodifiseerde gewasse nie glifosaat ontbind nie, wat lei tot die ophoping en oordrag van glifosaat in gewasse, wat maklik deur die voedselketting kan versprei en menslike gesondheid in gevaar stel.
Daarom is dit dringend om gene te ontdek wat glifosaat kan afbreek, om sodoende hoë glifosaatbestande transgeniese gewasse met lae glifosaatreste te verbou.
Oplossing van die kristalstruktuur en katalitiese reaksiemeganisme van plantafgeleide glifosaatafbrekende ensieme
In 2019 het Chinese en Australiese navorsingspanne twee glifosaat-afbrekende aldo-keto-reduktase, AKR4C16 en AKR4C17, vir die eerste keer van glifosaatbestande stalgras geïdentifiseer.Hulle kan NADP+ as 'n kofaktor gebruik om glifosaat af te breek tot nie-toksiese aminometielfosfonsuur en glioksielsuur.
AKR4C16 en AKR4C17 is die eerste gerapporteerde glifosaat-afbrekende ensieme wat deur natuurlike evolusie van plante geproduseer word.Om die molekulêre meganisme van hul afbraak van glifosaat verder te ondersoek, het Guo Ruiting se span X-straalkristallografie gebruik om die verwantskap tussen hierdie twee ensieme en kofaktor hoog te ontleed.Die komplekse struktuur van die resolusie het die bindingsmodus van die ternêre kompleks van glifosaat, NADP+ en AKR4C17 geopenbaar, en het die katalitiese reaksiemeganisme van AKR4C16 en AKR4C17-gemedieerde glifosaatdegradasie voorgestel.
Struktuur van AKR4C17/NADP+/glifosaatkompleks en reaksiemeganisme van glifosaatafbraak.
Molekulêre modifikasie verbeter die afbraakdoeltreffendheid van glifosaat.
Nadat die fyn driedimensionele strukturele model van AKR4C17/NADP+/glifosaat verkry is, het professor Guo Ruiting se span verder 'n mutante proteïen AKR4C17F291D verkry met 'n 70% toename in die afbraakdoeltreffendheid van glifosaat deur ensiemstruktuuranalise en rasionele ontwerp.
Analise van glifosaat-afbrekende aktiwiteit van AKR4C17 mutante.
"Ons werk onthul die molekulêre meganisme van AKR4C16 en AKR4C17 wat die degradasie van glifosaat kataliseer, wat 'n belangrike grondslag lê vir die verdere modifikasie van AKR4C16 en AKR4C17 om hul afbraakdoeltreffendheid van glifosaat te verbeter."Ooreenstemmende skrywer van die artikel, medeprofessor Dai Longhai van Hubei Universiteit het gesê dat hulle 'n mutante proteïen AKR4C17F291D met verbeterde glifosaatafbraakdoeltreffendheid gekonstrueer het, wat 'n belangrike hulpmiddel bied vir die verbouing van hoë glifosaatbestande transgeniese gewasse met lae glifosaatresidu en die gebruik van mikrobiese manipulasie van bakterieë. breek glifosaat in die omgewing af.
Daar word gerapporteer dat Guo Ruiting se span lank reeds betrokke is by die navorsing oor die struktuurontleding en meganismebespreking van biodegradasie-ensieme, terpenoïedsinteses en dwelm-teikenproteïene van giftige en skadelike stowwe in die omgewing.Li Hao, medenavorser Yang Yu en dosent Hu Yumei in die span is die mede-eerste skrywers van die referaat, en Guo Ruiting en Dai Longhai is die mede-ooreenstemmende skrywers.
Postyd: Jun-02-2022