科技日报北京7月12日电(记者张梦然)英国《自然》杂志11日在线发表的生物技术文章称,美国科学家团队通过真菌基因组发掘找到了一种天然除草剂的新作用机理。面对世界范围内除草剂抗性日益加重,这一发现或能为急需新配方的除草剂军团再添一兵。
当前,使用化学除草剂已成为农业防除杂草最主要的手段。但随着除草剂大量频繁使用,抗性杂草以惊人的速度蔓延开来,并始终伴随着全球农业的发展,鉴于此科学家们一直希望能发掘到全新配方的除草剂。
在本研究中,美国洛杉矶加州大学科学家团队查找了丝状真菌的基因组,发现其中很多能产生帮助定殖、杀死植物的化合物,使其成为一种有效的除草剂潜在来源。考虑到代谢酶二羟酸脱水酶(DHAD)是植物生长所必需的生物合成途径的最后一步,研究人员特地寻找靶向DHAD的化合物。由于这一途径在动物中并不存在,便成了除草剂研发中最常见的靶标。不过,此前从未研发出作用于植物的天然DHAD抑制剂。
研究团队通过为真菌生存提供自身抗性的额外的DHAD基因序列,寻找编码DHAD抑制剂的生物合成基因簇。通过考察常见的土壤霉菌土曲霉(Aspergillus terreus)等各种真菌,研究人员发现有一种基因簇可以编码酶,这些酶能产生已知的真菌产物——“aspterric酸”。研究人员还发现,“aspterric酸”正是DHAD的抑制剂,经测试证实作为喷雾式除草剂效果良好。
此外,研究团队证实,他们发现的这种自身抗性基因并不会受到“aspterric酸”的影响;把抗性基因转移到植物中后,植物也会对新型除草剂产生抗性。因此,这些发现不但有助于解决杂草除草剂抗性日益加大的问题,同时也证明了抗性基因导向的方法,可用于发现更有效的、具有生物活性的天然产品。