当前课程知识点：基因工程 > 第六章 基因工程应用 > 6.2 基因工程的应用--农业 > 6.2.3 转基因植物和除草剂抗性-这是一种能够阻止杂草生长的植物
大家好
接下来给大家介绍的是
基因工程技术在农业中
应用的另一个重要的方面
具有除草剂抗性的转基因作物
田间大量杂草的存在
对农作物的生长有很大的危害
杂草不仅在农作物生长过程中
与作物争夺光照 生长空间 营养物质等
还会传播病虫害释放有毒物质等
最终造成粮食减产
因此防除杂草极为关键
传统的防除杂草的方法是使用除草剂
理想的除草剂应该是用量低而高活性
不抑制作物的生长
能很快讲解 不触及地表水
传统的化学性除草剂虽然除草效果明显
但往往对农作物也会造成一定的伤害
甚至导致对除草剂敏感的作物死亡
随着基因工程技术的发展
人们开始利用这些技术
来提高作物自身的除草剂抗性
于是就产生了具有除草剂抗性的转基因作物
下面就主要给大家介绍一下
早期运用通过两种不同的策略
产生的分别对两种不同的除草剂
具有抗性的转基因作物的情况
第一种是对除草剂草甘膦具有抗性的烟草
这是最早通过基因工程技术
产生的有除草剂抗性的作物
这个形成除草剂抗性的策略是
向作物中过量表达除草剂的靶标蛋白
通过提高靶标蛋白在作物中的量
来保证作物在使用除草剂时
仍有足够的蛋白进行正常的代谢活动
具体的机制是这样的
草甘膦是通过限制一种重要的氨基酸代谢酶
5-希醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶
简称为EPSP合成酶
而对植物造成损害
通过基因工程技术将EPSP合成酶基因
导入作物中所形成的转基因作物
就具有更高浓度的EPSP合成酶
只有更高浓度的除草剂才会死亡
因此在一定的除草剂浓度下杂草被除去
而经过基因改造的作物则存活了下来
美国的 algene基因公司
最先将这种策略应用到烟草和牵牛花上
使得这两种植物对草甘膦具有了抗性
另外一种是对除草剂草铵膦
具有抗性的转基因作物
这一种作物的抗除草剂策略
和刚刚介绍的第一种又有所不同
这里所采用的策略是
向作物中导入一种基因
这种基因表达的蛋白能够对除草剂中
发挥主要作用的酶进行修饰
而被修饰后的酶将失去活性
除草剂也因此而失去了作用
草铵膦是通过抑制谷氨酰胺合成酶的活性
导致氨在细胞中积累并最终杀死细胞
从而达到使杂草死亡的目的
科学家发现链霉菌
能合成一种草铵膦乙酰转移酶
这种酶能通过乙酰化草铵膦的氨基基团
使其失去活性
从而解除草铵膦对谷氨酰胺合成酶的
抑制的作用
将链霉菌中合成草铵膦乙酰转移酶的基因
转入作物中
就使得作物对草铵膦具有了抗性
从以上两个例子中大家可以看到
都是向作物中导入了除草剂抗性基因
从而使作物对除草剂具有了抗性
只是所导入的抗性基因的抗性机制是不同的
第一种的策略是过量表达靶标蛋白
第二种的策略是抗性基因表达产物
可使除草剂失活
后来的研究中也一直沿用了这种
向作物导入抗性基因的策略
但是抗性基因的抗性机制更加多样化了
目前已知的抗除草剂作物中
还存在的抗性机制有另两种
一是抗性基因是经过突变的
编码除草剂靶标蛋白的基因
其表达产物对除草剂的敏感性降低
从而降低抗性作物对除草剂的敏感性
另一种是将土壤微生物中
可降解除草剂主要成分的“解毒酶”基因
导入作物中
使作物具有解毒功能
从而达到抗除草剂的目的
相信随着转基因技术的不断发展
还会有更多的不同抗性机制的作物出现
培育转基因除草剂抗性作物的主要价值
体现在以下几方面
第一 提高除草效果降低除草成本
第二 利于采用保护性耕作
美国自引入除草剂抗性大豆以来
无耕作大豆播种面积
提高了近三分之一
保土耕作技术的推广不仅减少了水土流失
同时还提高了水的使用率
以及土壤中有机质的含量
第三 有助于采用窄行间距种植
除草剂抗性转基因大豆的行间距
缩至原来的一半
合理密植加快了作物顶冠闭合
从而增强了作物的生命力
达到高产目标
关于除草剂抗性的转基因作物就介绍到这里
谢谢大家
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