2008氨基酸生物合成抑制剂类除草剂作用机理.pdf

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２８（２）：１１０～１１６ 氨基酸生物合成抑制剂类除草剂作用机理 及耐除草剂转基因植物研究进展 １，２ ２ １ ２ 王秀君 　郎志宏 　单安山　黄大窻 （１东北农业大学动物科学技术学院　哈尔滨　１５００３０　２中国农业科学院生物技术研究所　北京　１０００８１） 摘要　氨基酸是植物体内必不可少的物质，在植物的生长代谢中发挥着重要作用。与动物不同， 植物的氨基酸供给全部靠自身来合成，一旦植物的氨基酸合成受阻，植物便难以继续生存。因 此，植物氨基酸合成中的关键酶一直是新型除草剂研发中重要的靶标酶。在目前已经商品化的 除草剂中，通过抑制植物氨基酸生物合成中的关键酶活性而发生作用的除草剂占很大比重；与此 同时，随着植物转基因技术的不断发展完善，大批耐氨基酸生物合成抑制剂类除草剂转基因植物 相继问世，成为了耐除草剂类转基因植物的主体。综述了常用的耐氨基酸生物合成抑制剂类除 草剂、作用机理及耐除草剂转基因植物的研究进展。 关键词　氨基酸生物合成抑制剂　除草剂　转基因植物 中图分类号　Ｑ８１９ 　　氨基酸是植物体内必不可少的物质，它除了在植 １　乙酰乳酸合成酶抑制剂及耐受性转基因 物的蛋白质合成中起作用外，在初级和次生代谢中也 植物研究 发挥着重要的功能。若植物的氨基酸合成受阻，将导 致植物代谢紊乱，从而使植物生长严重受损甚至死亡， １．１　乙酰乳酸合成酶 所以植物的氨基酸合成中的关键酶一直是除草剂研发 　　乙酰乳酸合成酶（ａｃｅｔｏｌａｃｔａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ，ＡＬＳ，ＥＣ 的热点［１，２］。但由于氨基酸生物合成抑制剂类除草剂 ４．１．３．１８），也称乙酰羟酸合成酶（ａｃｅｔｏｈｙｄｒｏｘｙａｃｉｄ 多属灭生性除草剂，其使用受到限制，为扩大这类除草 ｓｙｎｔｈａｓｅ，ＡＨＡＳ），是支链氨基酸合成中的一个关键酶。 剂的应用范围，抗除草剂转基因作物应运而生，并成为 在缬氨酸和亮氨酸的合成中催化二分子丙酮酸生成乙 种植面积最广的转基因产品，２００６年全球耐除草剂转 酰乳酸和二氧化碳，在异亮氨酸的合成中催化一分子 基因作物种植面积已达到６９９０万公顷，占当年转基因 丙酮酸与一分子丁酮酸生成２乙醛基２羟基丁酸和二 ［３］ ［４］ 作物种植面积的６８％ 。随着植物分子生物学研究领 氧化碳 （图１）。若 ＡＬＳ活性受到抑制，将造成支链 域的展开，除草剂作用机理及耐除草剂靶标酶的研究 氨基酸合成受阻，进而影响蛋白质合成及植物生长。 逐渐深入，并极大地推动了抗除草剂转基因作物的研 人们在大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、酵母、真菌、藻类、 发和产业化。本文围绕已商业化的几种氨基酸抑制剂 植物中发现了多种ＡＬＳ酶，这些来源不同的ＡＬＳ酶均 类除草剂的特点、除草剂作用靶标以及耐氨基酸生物 由一个约６０～７０ｋＤａ的接触亚基和一个９～５４ｋＤａ的 合成抑制剂类除草剂转基因植物的研究进展做一简要 调节亚基共同组成的二聚体，ＡＬＳ酶的接触亚基本身 概述。 就具有催化活性，但与调节亚基共同作用将使催化活 性大大提高，支链氨基酸也通过调节亚基反馈抑制 ＡＬＳ酶的活性。 收稿日期：２００７１０３１　　修回日期：２００８０１０３ 国家自然科学基金资助项目 通讯作者，电子信箱：ｌａｎｇｚｈ＠ｃａａｓ．ｎｅｔ．ｃｎ ２００８，２８（２） 王秀君