磷酸酯合成酶EPSPS草甘膦
草甘膦活性和助剂
专题与综述 草甘膦活性和助剂华乃震(江苏龙灯化学有限公司,昆山215301)摘 要 草甘膦是世界上增长最快的农药。
本文论述了草甘膦的特性和主要剂型。
较详细地讨论了助剂用来增强草甘膦的生物活性以及目前草甘磷中应用的助剂。
关键词 草甘膦 助剂 剂型 表面活性剂 生物活性 草甘膦是一种高效、低毒、广谱和内吸传导非选择性叶面喷施的除草剂,是当今世界上生产量最大的农药品种,问世30年来经久不衰。
最近5年来它在全球的使用正以每年20%的速度递增,预计全球原药年生产能力近30万吨(折纯),目前各国还在扩大生产能力以满足全球草甘膦需求。
全球1999年农药活性成分前5位(草甘膦、吡虫啉、毒死蜱、百草枯和腈嘧菌酯)销售值中,草甘膦销售值为25亿美元名列第一,远远超过第二位的吡虫啉418亿美元〔1〕,是全世界开发最为成功的农药品种。
至今人们对其研究的兴趣依然很高。
据统计在1995～1998年大约发表630多篇与该除草剂有关的论文,并有近百个应用性专利,可见其在农药品种中占据何等重要的地位。
我国自1980年研制成功后,已获得普遍应用,目前国内生产草甘膦的厂家有40多家,生产草甘膦原药能力超过6万吨,成为除美国(约20万吨)之外生产能力最大的国家。
我国农药工业飞速发展,使草甘膦原药生产技术和品质达到国际水平,并已成为我国主要出口的农药品种。
由于草甘膦销售市场已趋于国际化,国外41%农达(Roundup)水剂和7417%农民乐水溶性粒剂已进入中国市场,并以优良的性能和良好服务受到用户青睐。
我国也生产41%草甘膦异丙胺盐水剂和7517%草甘膦铵盐水溶性粒剂,由于没有使用合适和高质量的助剂,使该水剂和水溶性粒剂与国外同类产品在理化性质和除草活性上存在明显差距。
1 草甘膦的特性〔2〕草甘膦是非选择性除草剂,其主要作用方式是阻断5-烯醇丙酮莽草酸-3膦酸(EPSP)盐合成酶的活性。
该合成酶存在于芳香族氨基酸生物合成中,而且只有在绿色植物中才能产生。
基于EPSPS基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草萌发和出苗特性
郭文磊，张 纯，张泰稢，等．基于ＥＰＳＰＳ基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草萌发和出苗特性［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（２１）：１１９－１２５．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．２１．０１９基于ＥＰＳＰＳ基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草萌发和出苗特性郭文磊，张 纯，张泰稢，田兴山（广东省农业科学院植物保护研究所／农业农村部华南果蔬绿色防控重点实验室／广东省植物保护新技术重点实验室，广东广州５１０６４０） 摘要：为了明确基于ＥＰＳＰＳ基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草在不同环境因子下的萌发和出苗特性，采用培养皿法测定抗性（Ｒ）和敏感（Ｓ）生物型在不同温度、光周期、ｐＨ值、盐浓度、渗透势和埋藏深度下的萌发和出苗情况。
结果表明，牛筋草在２０～３５℃范围内的最终萌发率均在９０％以上；在１８℃／１２℃变温和１５℃恒温处理下，Ｒ生物型的萌发率显著高于Ｓ生物型；在４０℃恒温和４３℃／３７℃变温处理下，Ｒ、Ｓ生物型的萌发率均在８３％以上，但幼苗无法正常生长。
２种生物型在不同光周期处理下的萌发率在９３％以上，在ｐＨ值为４．０～１０．０范围内的萌发率均在８０％以上，在ＮａＣｌ浓度为２００ｍｍｏｌ／Ｌ时的萌发率均低于１０％。
当渗透势为－０．６～－０．４ＭＰａ时，Ｒ生物型的萌发率显著高于Ｓ生物型，当渗透势为－０．８ＭＰａ时均无法萌发，但未萌发的种子仍保持活性。
Ｒ、Ｓ生物型的出苗率均随埋藏深度增加，其出苗率显著下降。
由研究结果可知，牛筋草Ｒ、Ｓ生物型在部分温度和渗透势处理下的萌发特性存在显著差异，研究结果可为制定抗性杂草绿色治理策略提供依据。
关键词：牛筋草；草甘膦；抗性生物型；种子萌发；抗性治理 中图分类号：Ｓ４５１．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）２１－０１１９－０７收稿日期：２０２２－１２－２１基金项目：广州市基础与应用基础研究项目（编号：２０２２０１０１０５１７）；国家自然科学基金（编号：３１９０１９００）；广东省科技计划（编号：２０１９Ｂ１２１２０１００３）；广东省现代农业产业技术体系共性关键技术研发创新团队项目（编号：２０２２ＫＪ１１３）。
甘薯草甘膦抗性基因epsps克隆和序列分析
西北植物学报,２０２０,４０(１):００３５－００４２A c t aB o t ．B o r e a l ．ＧO c c i d e n t ．S i n．㊀㊀d o i :１０．７６０６/j ．i s s n ．１０００Ｇ４０２５．２０２０．０１．００３５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀h t t p ://x b z w x b ．a l l jo u r n a l ．n e t 收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ１７;修改稿收到日期:２０２０Ｇ０１Ｇ１０基金项目:N S F C Ｇ广东联合基金(U １７０１２３４)作者简介:陈颖芳(１９９６－),女,学士,主要从事植物分子生物学研究.E Ｇm a i l :１５０００５６７７４＠q q．c o m ∗通信作者:朱宏波,博士,副教授,主要从事甘薯遗传育种与分子生物学研究.E Ｇm a i l :t d z h u ＠１２６．c o m甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析陈颖芳,周安琪,朱宏波∗(广东海洋大学农学院,广东湛江５２４０００)摘㊀要:E P S P S 基因编码５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶,该酶是芳香族氨基酸合成的关键酶,该基因在细菌㊁真菌㊁藻类和植物中被广泛克隆和研究.E P S P S 酶是草甘膦除草剂的靶点酶,过量表达E P S P S 基因可以提高作物的草甘膦抗性.该研究根据甘薯基因组数据库设计引物,以 广薯８７ 为材料提取R N A ,通过R T ＧP C R 方法扩增甘薯I b E P S P S 基因,测序后进行生物信息学分析和表达分析.结果表明:(１)成功克隆获得甘薯I b E P S P S 基因,该基因全长C D S 为１５６９b p ,编码５２２个氨基酸,其中在第９８~１１３㊁１７３~１８３位氨基酸序列具有２个E P S P S 的保守结构域.(２)系统进化树分析结果表明,甘薯I b E P S P S 基因与三裂叶薯(I p o m o e a t r i l o b a )㊁打碗花(C a l ys Ｇt e g i a h e d e r a c e a )㊁田旋花(C o n v o l v u l u s a r v e n s i s )和牵牛(I po m o e a n i l )聚在一类,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近.(３)实时荧光定量P C R 分析结果表明,甘薯I b E P S P S 基因在茎㊁叶和茎尖表达量较高,同时受到草甘膦胁迫后I b E P S P S 基因表达量提高.该研究结果为进一步探讨甘薯I b E P S P S 基因的功能及甘薯对草甘膦的耐药性机制奠定了基础.关键词:甘薯;草甘膦抗性基因;基因克隆中图分类号:Q ７８５;Q ７８６文献标志码:AC l o n i n g a n dE x p r e s s i o nA n a l y s i s o fG l y ph o s a t eR e s i s t a n c e G e n e E P S P S i nS w e e t P o t a t oC H E N Y i n g f a n g ,Z H O U A n q i ,Z HU H o n gb o ∗(A g r i c u l t u r a l C o l l e g e ,G u a n g d o n g O c e a nU n i v e r s i t y ,Z h a n j i a n g ,G u a n g d o n g ５２４０００,C h i n a )A b s t r a c t :T h e E P S P S g e n ew h i c h e n c o d e s ５Ｇe n o l p y r u v y l Ｇs h i k i m a t e Ｇ３Ｇp h o s p h a t e s y n t h a s e ,t h e k e y e n z ym e o f a r o m a t i c a m i n o a c i d s y n t h e s i s h a s b e e n c l o n e d a n dw i d e l y s t u d i e d i nb a c t e r i a ,f u n g i ,a l ga e ,a n d p l a n t s ．E P S P S i s t h e t a r g e t e n z y m e o f g l y p h o s a t eh e rb ic ide a n d i t so v e r e x p r e s s i o nc a n i m p r o v e g l y ph o s a t e r e s i s t Ｇa n c e o f c r o p s ．I nt h i ss t u d y ,p r i m e r sw e r ed e s i g n e da c c o r d i n g tot h e g e n o m i cd a t a b a s eo f s w e e t p o t a t o ,R N A w a s e x t r a c t e d f r o mt h e s w e e t p o t a t ov a r i e t y , G u a n g s h u８７ ,a n d t h e g e n ea m p l i f i e db y RT ＧP C R．A f t e r s e q u e n c i n g ,b i o i n f o r m a t i c a n a l y s i s a n d e x p r e s s i o n a n a l ys i sw e r e c a r r i e d o u t ．T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :(１)t h e t o t a l C D s o f t h e I b E P S P S g e n ew a s １５６９b p ,e n c o d i n g ５２２a m i n o a c i d s ,a m o n g th e s e ,t h e r ew e r e t w o c o n Ｇs e r v e d d o m a i n s o f I b E P S P S g e n e i n a m i n o a c i d s e q u e n c e ９８－１１３a n d １７３－１８３p o s i t i o n s ．(２)P h y l o ge n e t i c t r e e a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h eE P S P Sof s w e e t p o t a t ow a s c l o s e l y r e l a t e dt o I p o m o e a t r i l o b a ,C a l y s t e gi ah e d e r a c e a ,C o n v o l v u l u s a r v e n s i s ,a n d I po m o e a n i l ．(３)T h e r e s u l t s o f r e a l Ｇt i m e q u a n t i t a t i v eP C Rs h o w e d t h a t t h e I b E P S P S g e n ew a s h i g h l y e x p r e s s e d i n t h e s t e m ,l e a f a n ds h o o t t i p o f s w e e t p o t a t o ,a n d t h e e x p r e s s i o no f t h e I b E P S P S g e n e i n c r e a s e d a f t e r t h e s t r e s s o f g l y p h o s a t e ．T h e r e s u l t s p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r f u r t h e r s t u d y on t h e f u n c t i o n o f t h e I b E P S P S g e n e a n d t h em e c h a n i s mo f r e s i s t a n c e o f s w e e t p o t a t o t o g l y ph o s a t e ．K e y wo r d s :s w e e t p o t a t o ;g l y p h o s a t e r e s i s t a n c e g e n e ;g e n e c l o n i n g㊀㊀甘薯(I p o m o e a b a t a t a s L．)属旋花科甘薯属,是重要的粮食作物和经济作物.草甘膦是被广泛应用的一种非选择性除草剂,其作用机理是竞争性抑制莽草酸途径中５Ｇ烯醇丙酮莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶(E P S P S)的活性,从而导致芳香族氨基酸生物合成受阻,抑制植物的生长,最终导致植物死亡[１].目前已经发现一些植物具有天然的草甘膦抗性[２Ｇ４],如禾本科的硬直黑麦草(L o l i u mr i g i d u m G a u d．)和牛筋草(E l e u s i n i n d i c a),旋花科的田旋花(C o n v o l v uＧl u s a r v e n s i s)等,迄今已有３８种杂草具有草甘膦抗性,而大部分植物的草甘膦抗性与E P S P S基因有关[５].草甘膦抗性机制有３种不同类型.第一种通过E P S P S基因突变提高抗性,E P S P S多肽序列的９６㊁９７㊁１０１和１０６位氨基酸的突变会对草甘膦产生较高抗性.如田旋花成熟E P S P S的１０１位的苯丙氨酸被丝氨酸取代后抗性提高[６];牛筋草E P S P S的第１０６位脯氨酸被丝氨酸或苏氨酸取代后,其抗性提高了８~１２倍[２];黑麦草E P S P S的第１０６位脯氨酸被丙氨酸或苏氨酸取代后抗性提高[３].第二种草甘膦抗性机制通过E P S P S基因扩增来实现,在草甘膦的胁迫下,植株通过E P S P S基因表达上调来提高抗性.第三种草甘膦抗性机制为非靶点抗性机制,即减少对草甘膦的吸收和提高对草甘膦的代谢.以上多个机制共同作用对草甘膦产生抗性[７Ｇ８].本研究利用R TＧP C R方法克隆甘薯I b E P S P S基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析,为甘薯抗草甘膦抗性机制研究和绿原酸㊁酚类及类黄酮等次生代谢物的代谢合成机制研究奠定基础.１㊀材料和方法１．１㊀材㊀料甘薯品种 广薯８７ 为广东省主栽品种,优质抗逆,由广东省农业科学院作物所选育,栽培于广东海洋大学农学院试验田.表１㊀引物序列和功能T a b l e１㊀P r i m e r s e q u e n c e s a n d f u n c t i o n引物P r i m e r序列S e q u e n c e(５ᶄң３ᶄ)用途F u n c t i o nE P S P SＧF E P S P SＧR A C T A A C A C AG A T C T C T A C C TC C T T T C A A T C T A C C C A T T A C C基因克隆G e n e c l o n i n gβＧa c t i nＧF βＧa c t i nＧR T C C A G A A G A G C A C C C G G T A CG T C T G T C A G G T C A C G T C C A G内参基因R e f e r e n c e g e n eE P S P SＧF E P S P SＧRG G T C C T T T C A C G G T A A C A CG G G G A G G T C A G A A A T A C A荧光定量P C Rq R TＧP C R１．２㊀方㊀法１．２．１㊀总R N A提取及c D N A合成㊀取移栽后４０天甘薯 广薯８７ 茎叶,置液氮中速冻后按T r i z o l法提取总R N A[９],通过１％琼脂糖电泳检测R N A质量和完整性;使用宝生物P r i m e S c r i p t１s t S t r a n d c DＧN AS y n t h e s i sK i t反转录得到c D N A,－２０ħ保存.１．２．２㊀E P S P S基因克隆㊀下载甘薯基因组数据(h t t p s://i p o m o e aＧg e n o m e．o r g/),利用田旋花E PＧS P S基因的序列进行本地B l a s t,根据同源性最高的序列设计引物(表１),引物由上海生物工程有限公司合成.以 广薯８７ c D N A为模板进行P C R扩增,反应程序:９４ħ预变性５m i n后,９４ħ变性３０s,５５ħ退火３０s,７２ħ延伸３m i n,３５个循环.扩增产物经１．０％琼脂糖凝胶电泳检测后沉淀回收,利用p M DＧ１８T载体连接并转化至大肠杆菌,通过蓝白斑筛选后进行菌落P C R验证,将阳性菌落送上海生工生物公司测序.１．２．３㊀序列生物信息学分析㊀利用A u g u s t u s软件在线分析甘薯I b E P S P S基因的编码序列和氨基酸序列(h t t p://b i o i n f．u n iＧg r e i f s w a l d．d e/a u g u sＧt u s);利用E x P A S y的P r o t P a r a m软件预测分析E P S P S蛋白的各理化性质;利用S O P MA和S W I S SＧMO D E L网站程序预测分析I b E P S P S蛋白的二级结构和三级结构;利用N C B I的C C D(c o nＧs e r v e dd o m a i nd a t a b a s e)在线分析I b E P S P S蛋白保守结构域;利用S i g n a l P４．１S e r v e r预测甘薯I b E PＧS P S蛋白信号肽,利用软件W o l f p s o r t进行甘薯I b E P S P S蛋白亚细胞定位预测;利用N e t P h o s３．１预测甘薯I b E P S P S蛋白的磷酸化位点;利用N C B I的B l a s t p进行在线比对分析,挑选出相似性较高的同源蛋白序列,利用D N AMA N进行多重序列比对;从B l a s t p对比结果中挑取不同物种的同源序列,利用MA G A７软件构建系统进化树.１．２．４㊀E P S P S基因表达分析㊀甘薯品种 广薯８７在扦插２０d后分别取根㊁茎尖㊁茎和叶片提取R N A.草甘膦处理采取离体枝条水培的方法,取２５c m左右甘薯枝条,在蒸馏水中培养３d,用２g/L草甘膦铵盐均匀喷施叶片,分别取喷施前和喷施后１２和２４h叶片提取R N A备用.各样品反转录后进行S Y B R法荧光定量P C R检测,所用特异性引物及内参基因引物见表１,基因的相对表达量采用２－ΔΔC t法计算,用软件G r a p h p a dP r i s m８对数据进行统计学分析.６３西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷２㊀结果与分析２．１㊀E P S P S 基因克隆以 广薯８７ 的c D N A 为模板进行P C R 扩增,经M．D N A 标准分子量;A．c D N A 图１㊀I b E P S P S c D N A 全长扩增产物M．D N A M a k e r ;A．c D N AF i g ．１㊀F u l l l e n g t ho f I b E P S P S c D N Aa m pl i f i c a t i o n 琼脂糖凝胶电泳得到１７００b p 左右的片段(图１),与预期结果相符.T ＧA 克隆后送样测序,测序获得甘薯I b E P S P S 基因１６７９b p 序列,该基因的开放编码框长度为１５６９b p,编码５２２个氨基酸(图２),将该基因命名为I b E P S P S ,G e n B a n k 的登录号为M N ４３３６０８.２．２㊀E P S P S 基因序列比对与分析利用N C B I 的C C D 分析显示,I b E P S P S 基因编码的蛋白属于P L N ０２３３８超家族成员,具有５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶保守结构域(图２).通过N C B I 的B l a s t p 比对结果显示,其与三裂叶薯(I p o m o e a t r i l o b a )㊁牵牛(I po m o e an i l )㊁打碗花(C a l y s t e gi ah e d e r a c e a )和田旋花(C o n v o l v u l u s a r v e n s i s )的E P S P S 基因相似性分别达到９９．４３％㊁下划线部分为E P S P S 氨基酸保守结构域图２㊀I b E P S P S 核苷酸序列及氨基酸序列U n d e r l i n e d p a r t s a r eE P S P Sa m i n o a c i d c o n s e r v e dd o m a i n sF i g ．２㊀N u c l e o t i d e s e q u e n c e a n da m i n o a c i d s e qu e n c e o f I b E P S P S ７３１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析１９６．５５％㊁９４．４４％和９２．７２％,说明I b E P S P S 基因与其近缘种的E P S P S 序列有同源性,在进化上属于较保守的酶类.２．３㊀甘薯I b E P S P S 基因及编码的蛋白质信息分析蛋白质理化性质分析发现I b E P S P S 编码５２２个氨基酸,其中酸性氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)与碱性氨基酸(精氨酸和赖氨酸)的数量分别为５６和５８,I b E P S P S 编码的蛋白分子量为５５８５３．３４D a ,等电点为８．０５,不稳定参数为３８．４７,表明这个蛋白是一个稳定蛋白.通过跨膜结构分析,发现I b E P S P S 有４个跨膜结构.信号肽预测结果发现I b E P S P S 没有信号肽,因此可能是一种胞内蛋白.利用蛋白亚细胞定位在线网站预测,结果显示K 最近邻值(k ＧN e a Ｇr e s tN e i g h b o r ,K N N )为１４,其中１２．５个位于叶绿体中,１．５个位于线粒体,即I b E P S P S 定位叶绿体可能性大于线粒体.磷酸化位点分析结果显示(图３),I b E P S P S 可能具有６６个磷酸化位点,其中有３９个丝氨酸位点,２１个苏氨酸位点,６个酪氨酸位点,表明该蛋白可能受多种蛋白激酶的磷酸化和去磷酸化所调控,参与各种细胞调控过程.２．４㊀甘薯I b E P S P S 蛋白的结构预测蛋白质二级结构预测结果显示,蛋白中无规卷曲占的比重最大,所占比例是４４．４４％,αＧ螺旋占３０．６５％,延伸链占１８．２０％,βＧ转角占６．７０％(图４).利用S W I S S ＧMO D E L 预测I b E P S P S 的三级结构,结果显示模板１m i ４．１．A (５Ｇe n o l p y r u v yl Ｇs h i k i Ｇm a t e Ｇ３Ｇp h o s p h a t es yn t h a s e ),其序列相似度为５５．６６％,可以作为模板进行同源建模,得到I b E P ＧS P S 的三维结构模型(图５).图５㊀I b E P S P S 蛋白三级结构的预测分析F i g ．５㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t e r t i a r y st r u c t u r e o f I b E P S P S p r o t e in图３㊀I b E P S P S 蛋白磷酸位点分析F i g ．３㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t h e p h o s p h o r yl a t i o n p o t e n t i a l o f I b E P S P S p r o t e in 蓝色．αＧ螺旋;红色．延伸主链;绿色．βＧ转角;紫色．不规则卷曲图４㊀I b E P S P S 蛋白的二级结构的预测分析B l u e ．αＧh e l i x ;R e d ．E x t e n d t h em a i n c h a i n ;G r e e n ．βＧt u r n ;P u r p l e ．I r r e g u l a r c u r l F i g ．４㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t h e s e c o n d a r y st r u c t u r e o f I b E P S P S p r o t e i n ８３西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷２．５㊀E P S P S 进化树分析与同源比较从N C B I 中筛选出１５个物种的E P S P S 编码的氨基酸序列,利用M E G A ７．０软件构建系统进化树.结果(图６)显示,I b E P S P S 与三裂叶薯㊁田旋花㊁打碗花㊁牵牛㊁拟南芥(A r a b i d o p s i s t h a l i a n a )㊁烟草(N i c o t i a n a t o m e n t o s i f o r m i s )㊁高粱(S o r g h u m b i c o l o r )的E P S P S 聚在同一分支,进化上更为保守.将I b E P S P S 与其同一进化分支上的同源基因进行氨基酸序列比对,结果(图７)显示它们之间的相似性为９４．０１％,进一步结合M E M E 和T B t o o s 对I b E P S P S 的保守基序分析结果显示:E P S P S 含有２个保守基序,分别位于I b E P S P S 的第９８~１１３㊁１７３~１８３位氨基酸(图７红色方框中序列)[１０].这两个高度保守的结构域为E P S P S 的活性位点,改变结构域中某一位点可改变酶的活性,从而对草甘膦的抗性产生影响[１１].２．６㊀I b E P S P S 基因实时定量P C R 相对表达量分析㊀㊀采用荧光定量P C R 技术对在甘薯不同组织的表达情况进行分析,将根中基因的表达设为对照组,以其他部位的表达量为实验组,计算I b E P S P S 基因相对表达量.I b E P S P S 基因在甘薯组织中表达由高到低依次为茎＞茎尖＞叶片＞根,其中茎与根相比差异极显著(图８,A ).同时,对I b E P S P S 基因在草甘膦处理叶片后的表达情况进行了分析,在草甘膦处理１２h 后I b E P S P S 表达量下降,而２４h 表达量上升,说明I b E P S P S 基因能被草甘膦诱导表达(图８,B ).图６㊀E P S P S 的系统进化树F i g ．６㊀T h e p h y l o ge n e t i c t r e e o fE P S PS ∗∗表示０．０１水平显著性差异图８㊀I b E P S P S 基因在甘薯不同组织和草甘膦胁迫下的相对表达∗∗i n d i c a t e s i gn i f i c a n t d i f f e r e n c e a t ０．０１l e v e l F i g ．８㊀R e l a t i v e e x p r e s s i o no f I b E P S P S g e n e i nd i f f e r e n t t i s s u e s o f s w e e t p o t a t o a n du n d e r g l y ph o s a t e s t r e s s ９３１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析１红色方框表示E P S P S 的保守结构域图７㊀E P S P S 多序列比对R e db o x e s i n d i c a t e t h e c o n s e r v e dd o m a i n s o fE P S P SF i g ．７㊀E P S P Sm u l t i p l e s e q u e n c e a l i gn m e n t ０４西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷３㊀讨㊀论E P S P S基因广泛存在于植物㊁真菌及细菌中,是莽草酸途径的关键酶基因,与芳香族氨基酸合成及香豆素㊁绿原酸㊁类黄酮等次生代谢物质的合成有关.过量表达E P S P S基因可以阻断草甘膦对植物莽草酸途径的干扰,从而提高作物对草甘膦的抗性[１２].E P S P S基因最早在农杆菌中被克隆,并被应用于提高转基因大豆的草甘膦抗性,抗草甘膦大豆是世界上种植面积最大的转基因作物.E P S P S 基因也相继在大豆[G l y c i n e m a x(L i n n．) M e r r][１３]㊁甘蔗(S a c c h a r u mo f f i c i n a r u m)[１４]㊁棉花(G o s s y p i u m s p p)[１５]和田旋花[６,１１]等多种植物中被克隆,E P S P S基因的表达模式和对草甘膦的抗性机制方面成为研究的热点问题.本研究以旋花科植物甘薯为实验材料,克隆了I b E P S P S基因,并进行了生物信息学分析和表达分析.本研究结果表明,甘薯I b E P S P S蛋白与其他植物E P S P S蛋白聚为一类,与其他旋花科植物位于一个分支,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近,相似性达到了９９．４３％,二者在保守结构域上没有任何氨基酸差异,只在N端个别氨基酸上不一致.在分类上,三裂叶薯与甘薯同属于甘薯属的甘薯组,E P S P S 蛋白的聚类分析结果与分类上的物种亲缘关系是一致的.对蛋白的结构进行分析表明,甘薯E P S P S蛋白属于碱性亲水蛋白,主要定位于叶绿体上,这说明莽草酸途径的部分反应可能是在叶绿体中完成的,这一点与拟南芥上色氨酸的合成在叶绿体中完成相吻合[１６].E P S P S是莽草酸途径的第６个关键酶,由于不同器官对芳香族氨基酸和次生代谢物质的需求不同,因此E P S P S基因在不同组织器官的表达量可能有一定差异[１７],不同植物的表达规律也不同,葡萄(V i t i s v i n i f e r a L．)茎㊁叶柄和叶中E P S P S的转录水平高于果实[１８],薤白(A l l i u m m a c r o s t e m o n B u n g e)中E P S P S在茎㊁幼叶和根中的表达量高于老叶[１９].本研究中甘薯E P S P S基因在茎中的表达最高,根中的表达量最低,与其他植物有一定的差异,这可能是由于不同植物E P S P S基因的表达调控机制差异造成的.在田旋花㊁棉花及麦冬等植物中,E P S P S基因能够被草甘膦诱导表达[１１,２０Ｇ２１].对离体甘薯枝条进行喷施草甘膦处理,I b E P S P S基因表达量呈先下降后上升的趋势,说明该基因在甘薯上能够受草甘膦诱导表达.植物通过提高E PＧS P S基因表达量来提高植物对草甘膦的耐受能力,以保证植物生命活动正常进行,这是如今一类普遍的草甘膦抗性机制[２２],而具体的响应机制仍需要深入探讨.该研究结果为甘薯草甘膦抗性机制和酚类等次生代谢物质合成与调控研究提供了参考依据.参考文献:[１]㊀D I L L G M．G l y p h o s a t eＧr e s i s t a n tc r o p s:h i s t o r y,s t a t u sa n df u t u r e[J]．P e s tM a n ag e m e n t S c 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H A N E RDL,L I N D E NM E Y E RRB,O S T L I E M H．W h a th a v e t h e m e c h a n i s m so fr e s i s t a n c et o g l y p h o s a t et a u g h tu s?[J]．P e s tM a n a g e m e n t S c i e n c e,２０１２,６８(１):３Ｇ９．[８]㊀张翼翾．全球抗草甘膦杂草的概况[J]．世界农药,２０１８,４０(３):３８Ｇ４５．Z HA N G Y X．O v e r v i e wo f g l o b a l g l y p h o s a t e r e s i s t a n tw e e d s [J]．W o r l dP e s t i c i d e s,２０１８,４０(３):３８Ｇ４５．[９]㊀姬亚丽．T r i z o l试剂法提取金鱼藻总R N A的技术方法改进[J]．高原科学研究,２０１９,(２):５１Ｇ５８．J IYL．A m o d i f i c a t i o n o n t h eT r i z o l m e t h o d f o r e x t r a c t i n g t h e t o t a lR N Ao f C e r a t o p h y l l u md e m e r s u m L．[J]．P l a t e a uS c iＧe n c eR e s e a r c h,２０１９,(２):５１Ｇ５８．[１０]㊀S C H O N B R U N NE,E S C H E N B U R GS,S H U T T L E W O R T H W A,e t a l．I n t e r a c t i o no f t h eh e r b i c i d e g l y p h o s a t ew i t h i t s t a rＧg e te n z y m e５Ｇe n o l p y r u v y l s h i k i m a t e３Ｇp h o s p h a t es y n t h a s ei na t o m i c d e t a i l[J]．P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e so f t h e U n i t e d S t a t e so f A m e r i c a,２００１,９８(４):１３７６Ｇ１３８０．[１１]㊀黄兆峰．田旋花对草甘膦耐药性分子机制[D]．北京:中国农业科学院,２０１４．１４１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S克隆和序列分析１[１２]㊀S AMM O N S R D,G A I N E S T A．G l y p h o s a t er e s i s t a n c e: s t a t e o f k n o w l e d g e[J]．P e s tM a n a g e m e n tS c i e n c e,２０１４,７０(９):１３６７Ｇ１３７７．[１３]㊀刘来盘,刘㊀标．耐除草剂转基因大豆对花粉生活力的影响[J]．大豆科学,２０１８,３７(５):７３６Ｇ７４０．L I U L P,L I U B．E f f e c t so f t r a n s g e n i c g l y p h o s a t eＧt o l e r a t es o y b e a no n p o l l e nv i a b i l i t y[J]．S o y b e a nS c i e n c e,２０１８,３７(５):７３６Ｇ７４０．[１４]㊀I M R A N M,B A R B O Z A A L,A S A D S,e t a l．E x p r e s s i o n p a t t e r n so fc p４Ｇe p s p s g e n e i nd i v e r s et r a n s g e n i c S a c c h a r u mo f f i c i n a r u m L．g e n o t y p e s[J]．P h y s i o l o g y a n d M o l e c u l a rB i o l o g y o f P l a n t s,２０１９,２５(３):７７９Ｇ７８６．[１５]㊀T O N G X H,D A U D M K,S U N Y Q,e t a l．P h y s i o l o g i c a la n dm o l e c u l a r m e c h a n i s m so f g l y p h o s a t et o l e r a n c ei na n i nv i t r o s e l e c t e d c o t t o nm u t a n t[J]．P e s t i c i d eB i o c h e m i s t r y a n dP h y s i o l o g y,２００９,９４(２Ｇ３):１００Ｇ１０６．[１６]㊀欧阳剑,李家洋．拟南芥色氨酸与吲哚乙酸生物合成的研究进展[J]．生物工程进展,１９９８,１８(２):２Ｇ１１．O U Y A N GJ,L I JY．P r o g r e s s i n p l a n t t r y p t o p h a n a n d i n d o l e３a c e t i ca c i db i o s y n t h e s i s[J]．P r o g r e s s i n B i o t e c h n o l o g y,１９９８,１８(２):２Ｇ１１．[１７]㊀H E R R MA N N K M．T h es h i k i m a t e p a t h w a y:e a r l y s t e p s i n t h e b i o s y n t h e s i s o f a r o m a t i c c o m p o u n d s[J]．T h eP l a n tC e l l,１９９５,７(７):９０７．[１８]㊀张珍珍．葡萄果实５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶基因的克隆及表达分析[C]．香港:智能信息技术应用学会,２０１１:６．[１９]㊀蒋㊀向,戴雄泽,李育强,等．薤白E P S P s基因在不同组织表达的半定量分析[J]．湖南农业大学学报(自然科学版),２００７,３３(５):５４２Ｇ５４５．J I A N G X,D A IXZ,L IY Q,e t a l．S e m iＧq u a n t i t a t i v e a n a l yＧs i so fE P S P s g e n ee x p r e s s i o n i nt i s s u e so f A l l i u m m a c r o s t eＧm o n B u n g e[J]．J o u r n a l o f H u n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e s),２００７,３３(５):５４２Ｇ５４５．[２０]㊀刘东军,张㊀锐,郭三堆,等．棉花品系Y１８在草甘膦胁迫下的e p s p s基因表达分析研究[J]．中国生物工程杂志,２００８,２８(１０):５５Ｇ５９．L I U DJ,Z H A N GR,G U OSD,e t a l．R e s e a r c ho ne x p r e sＧs i o no fe p s p s g e n ei nc o t t o nc e l l l i n e Y１８u n d e r g l y p h o s a t es t r e s s[J]．C h i n aB i o t e c h n o l o g y,２００８,２８(１０):５５Ｇ５９．[２１]㊀MA OCJ,X I E HJ,C H E NSG,e t a l．M u l t i p l em e c h a n i s mc o n f e r s n a t u r a l t o l e r a n c eo f t h r e e l i l y t u r fs p e c i e st o g l y p h oＧs a t e[J]．P l a n t a,２０１６,２４３(２):３２１Ｇ３３５．[２２]㊀S T A L L I N G S W C,A B D E LＧM E G U I DSS,L I M L W,e t a l．S t r u c t u r e a n dt o p o l o g i c a l s y m m e t r y o f t h e g l y p h o s a t e t a r g e t ５Ｇe n o l p y r u v y l s h i k i m a t eＧ３Ｇp h o s p h a t e s y n t h a s e:a d i s t i n c t i v ep r o t e i nf o l d[J]．P r o c e e d i n g s o f t h e N a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e s o f t h eU n i t e d S t a t e so f A m e r i c a,１９９１,８８(１１):５０４６Ｇ５０５０．(编辑:宋亚珍)㊀㊀２４西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷。
详解草甘膦：未来的发展及主要挑战!
详解草甘膦：未来的发展及主要挑战！★草甘膦（glyphosate ，CAS 号：1071-83-6，分子式为 C 3H 8NO 5P ），化学名称为N-（膦酸甲基）甘氨酸，草甘膦属低毒有机磷农药，是一种灭生性广谱除草剂，用于防除禾本科杂草和阔叶杂草。
★草甘膦于1974年由孟山都首次在美国注册使用。
★草甘膦主要有两个方面的应用场景：★一方面用于常规作物除草，如果园、茶桑、橡胶园、甘蔗园的行间除草，免耕作物如稻田、小麦田除草，同时还用于森林和防火隔离带、铁路机场、公路的除草、草原改良等；★另一方面用于耐草甘膦的转基因作物的除草，主要应用于大豆、棉花、玉米和油菜等。
★草甘膦通过阻止植物合成其生长所需的某些蛋白质来发挥作用，即莽草酸途径。
★即草甘膦抑制植物体内的烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶（EPSP），从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化，使蛋白质合成受到干扰，导致植物死亡。
★莽草酸途径：指4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸化合后经几步反应生成莽草酸，再由莽草酸生成芳香氨基酸和其他多种芳香族化合物的途径。
★特性：★①残留：草甘膦入土后很快与铁、铝等金属离子结合而失去活性，对土壤中潜藏的种子和土壤微生物无不良影响，土壤无残留。
★草甘膦本身对土壤无影响，在土壤中的半衰期为2.4-5.9天，但市场上存在各种不同含量、不同盐的草甘膦水剂，尤其是部分低含量草甘膦钠盐，如10%草甘膦钠盐水剂，工业废水添加较多，与土壤中的钙、镁、铁等金属离子结合致使土壤严重板结，肥力严重下降，多年使用土壤盐碱化直至废弃，且效果相较于其它草甘膦产品效果很差。
★②内吸传导性：★草甘膦内吸传导性极佳，几乎没有触杀作用，主要通过植物茎叶吸收，并通过韧皮部传导到植物根、茎、叶等植物其余部位，这一特点也决定了：★1）草甘膦的速效性较差，一般需要2-3天才能表现效果，杂草死亡一般于7天后，★2）植物的内吸传导性和药剂吸收的速率与植物生长的温度密切相关，温度越高，速率越快，因此草甘膦药效的发挥依赖于使用时的温度，除草最佳温度在20℃以上（不建议低于15℃），温度越高，杂草吸收草甘膦的数量就越多、传导草甘膦的速度越快，除草速率就更快，除草效果也就更好。
转5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因抗草甘膦烟草和棉花的获得
ｃ ｒｓｎ ｅ ｕ ｈｙａ ｔ ｍ ｍ Ｒ ｂｓｏ ｓ ｌ ｓｂｎｔ ｐｏ ｔｒ Ｔａ ｓｅ ｉ ｔｂ ｃｏ ｈ ｕ ｉ ｍａｌ ｕ ｕ ｉ ｒｍｏｅ． ｒｎｇｎｃ ｏ ａｃ ｃ
（ ｉｏ ａａ ｔｂｃ ｐａｔ ｏ ｔｉｅ ｖａ Ｎ ｃｔ ａ ａｌ ｉ ｎ ｍ０ ｌ ｓ ｂ ｎｄ ｎ ａ ｉ
基 因植株 ，Ｃ Ｐ Ｒ检测表 明， 外源基 因已整合到烟草基因组 中。转基 因和非转基 因植株 ６ ～８叶龄苗的叶片涂抹不同浓 度的草甘
膦异丙胺盐 ， 明转基 因植株可抗 ４ 表 ‰浓度 的草甘膦 ， 而非转基 因对照植株则在 ２０ ０ ￣甘膦时 即死亡。花粉管通道法转化棉花 ／ ｏ （ ｏｓｐｕ ｈｒｕ ｍ）得 到 ３株具有草甘膦抗性的转基因植 株 ，Ｃ Ｇｓ ｉ ｉ ｔ ， ｙ ｍ ｓｕ Ｐ Ｒ和 Ｓ ｕｈｒ 检测显示 ， ｏ ｔｅ ｎ 外源基 因已整合到棉花基因组中 ， 田间喷洒草甘膦异丙胺盐水剂 ， 表明 Ｔ 代转基 因植 株具有草甘膦抗性。 ．
ｗｈ ｃ ｓ ｃｏ ｅ 舶 ｍ ｅ ｄ ｒ ｏ ａ ｕ ｒ ｓ ｅ ｓ Ｇ２ ｓ ａ ｎ ｄ ｆｅ ｔ ｉｏ ｙ ｅ ｏ ｏ ｓ ｐ ａ ｔ ｒ ｆ ｒｅ ｏ ｏ ｓ ｇ ． ｌ ｔ ｉｈ ｗａ ｌｎ ｄ Ｐｓ ｕ ｏ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｅ ｃ ｎ Ｗ ｉ ａ ｄ ｍｏ ｉ ｄ ｗｉ ｄ ｃ ｔ ｌｄ ｎ ｕ ｌｎ － ｅ ｅｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｕ ａ ｅ Ｐ ａ ｌ ｎ ｉ ｈ ｐ ｎ ｅ ｐ ｅ ｓｏ ｅ ｔ ｒ ｗａ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ｙ ａ ｄ ｎ ｈ ｏ ｏ ｌｓ ｉｎ ｌ ｐ ｐ ｉｅ ａ ’ｅ ｄ ｏ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ａ ｄ ｈ ｏ ｅ ｔ ｅ ｘ ｒ ｓ ｉ ｎ ｖ ｃ ｏ ｓ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ ｂ ｄ ｉｇ ａ ｃ ｌｒ ｐ ａ ｔ ｓｇ ａ ｅ ｔ ｔ ５ ｎ ｆ ｔ ａ ｇ ｔ ｇ ｎ ｄ ｈ ｎ ｏ ｋ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｈ
基因工程草甘膦抗性作物创新策略总结
基因工程草甘膦抗性作物创新策略总结在农业领域，除草剂是一种常用的农药，能有效地控制杂草对农作物的竞争，提高作物产量。
然而，长期使用除草剂也会引发一系列问题，其中之一是杂草对除草剂的抗性逐渐增强。
为了解决这个问题，科学家们应用基因工程技术，创造了草甘膦抗性作物，并制定了一系列创新策略来确保其有效性。
草甘膦是一种广谱除草剂，能对多种杂草进行有效控制。
然而，长期使用草甘膦导致了一些杂草对其产生了抗性，这严重威胁到了作物的生长和产量。
基因工程提供了一种解决这个问题的方法，通过插入特定基因，使作物能够抵御草甘膦的影响。
下面将介绍几种创新策略，以确保基因工程草甘膦抗性作物的有效应用。
首先，选择适合的抗性基因是确保基因工程草甘膦抗性作物有效性的关键。
目前，常用的抗性基因是来自细菌的5-磷酸酸化酶（CP4-EPSPS），它能够在存在草甘膦的环境下维持对营养物质的正常合成。
科学家们通过转基因技术将该基因导入作物中，从而使作物能够抵御草甘膦的作用。
此外，还可以探索其他适用的抗性基因，以提高对不同杂草的防范能力。
其次，基因工程草甘膦抗性作物需要采取适当的管理措施，以减缓除草剂抗性的发展。
一种常见的策略是轮作和混合种植。
轮作是指在不同年份种植不同作物，这样可以减少对除草剂的长期暴露。
混合种植是指在同一块土地上种植多种作物，通过增加作物的多样性降低抗性杂草的生长。
此外，合理的施肥和灌溉管理也能够减少除草剂的使用，从而减缓抗性的发展。
第三，合理监测和管理基因工程草甘膦抗性作物的种植面积。
监测作物的抗性水平是非常关键的，可以通过采集杂草样本进行实验室分析，及时了解抗性的程度。
如果发现抗性水平达到了警戒线，就需要采取相应措施，如轮作或更换不同的抗性基因。
此外，政府部门和农业科学家之间的合作也至关重要，共同制定并实施监管政策，保证基因工程作物的科学和可持续发展。
最后，大众教育和沟通是确保基因工程草甘膦抗性作物可持续发展的重要环节。
草甘膦推动了其他除草剂的发展
草⽢膦推动了其他除草剂的发展草⽢膦推动了其他除草剂的发展作者：上海市农药研究所张⼀宾更新时间：2015-02-12⼀、转基因作物的问世促进了草⽢膦的崛起在1998年之前，全球除草剂品种中以莠去津销售额最⾼，草⽢膦仅列4～5位，但⾃1996年孟⼭都公司的抗草⽢膦转基因作物问世后，草⽢膦的销售市场⼀路攀升，仅⼏年就位列除草剂品种市场的⾸位。
2012年，全球草⽢膦销售额为45.75亿美元，占全球除草剂市场的19.78%；占全球农药市场的8.7%，成为世界第⼀⼤农药品种。
2012年，全球转基因作物种植⾯积达1.703亿hm2，是1996年转基因作物问世时的100倍，年均增长31%。
这⼀年，全球有28个国家1,730万户农民种植转基因作物。
在转基因作物中，抗草⽢膦转基因作物占绝对优势。
⽬前种植的抗草⽢膦转基因作物主要有⼤⾖、⽟⽶、棉花、油菜、甜菜。
其他涉及的有⽔稻、花⽣、烟草、向⽇葵、马铃薯、⼩麦、苜蓿、番⽊⽠、番茄、胡萝⼘、洋葱、南⽠等，⼏乎遍及⼈们种植的所有作物。
由于种植转基因作物可使农民降低农药成本、节省劳⼒、提⾼收益，减少化肥⽤量，获利甚⼤，颇受农民欢迎，并希望有更多的相关转基因作物商品化种植。
抗草⽢膦转基因作物的成功开发，也促使了众多⼤型农药公司投⼊⼤量资⾦到转基因⽣物技术的研发中（如巴斯夫公司）。
⽽诸如先正达、杜邦、陶⽒益农等超级农药公司欲以50∶50的⽐例进⾏种⼦和农药的组构从事作物保护上的发展。
随着抗草⽢膦转基因作物的迅速发展，也促进了草⽢膦市场的增长。
全球草⽢膦⽤量从最初1.7万t（折百），⾄2011年达65万t，年均增长15%。
有⼈估计不久可达72万～75万t（100%），表1即为近10年来全球草⽢膦的销售市场。
表1 近10年全球草⽢膦的销售额(亿美元)年份销售额年份销2003 29.33 (+1.95) * 20102005 34.10 (+2.58) * 20112007 47.05 (+3.15) * 20122009 49.50* 为草硫膦的市场。
农化制品：草甘膦景气延续，一体化IDA工艺优势显著
证券研究报告 | 行业深度2022年05月08日农化制品草甘膦景气延续，一体化IDA 工艺优势显著格局良好，全球草甘膦进入中长期紧平衡。
草甘膦是全球第一大除草剂品种，生产过程污染严重，环保壁垒高。
目前全球65%产能位于中国，在我国日趋严格的环保监管下，行业未来新增产能极少，且大量落后产能已在过去数次衰退周期、近年严格的环保监管中遭淘汰。
看竞争格局，目前全球草甘膦CR2=49.0%、CR3=62.4%，集中度高议价能力强；看供需格局，近年来行业经历了持续的产能出清，根据卓创资讯，2017年我国草甘膦产能为93.7万吨，2021年已削减至75.2万吨，开工率由54%上升至79%，社会库存亦处于低位。
全球草甘膦进入中长期紧平衡时代。
全球农产品高景气，草甘膦价格联动强势。
全球人均耕地面积的持续减少，1961年全球平均耕地面积为0.36公顷，2018年已下降至0.18公顷，粮食安全重要性日益凸显。
近期，“欧洲粮仓”乌克兰遭遇地缘政治事件，全球农产品价格强势上涨。
截至目前，国际大豆、玉米价格已相比2020年初分别上涨63%、48%。
农产品的高景气带来下游对农药价格更强的承受能力，亦助于提升农民种植热情，草甘膦价格联动强势。
2020年6月至今，草甘膦价格由 2.09/吨上涨至目前 6.28万/吨，累计上涨200.48%。
未来在良好的行业格局下，草甘膦将进入长期景气时代，价格中枢相比过去抬升。
一体化IDA 生产工艺综合优势显著。
草甘膦的生产工艺主要包括IDA 法和甘氨酸法，海外拜耳37万吨产能均为IDA 工艺，我国草甘膦产能以甘氨酸法为主，产能50万吨，IDA 法产能20.2万吨。
经过对比，我们认为IDA 工艺竞争优势突出：环保方面，甘氨酸路线“三废”排放大，每吨草甘膦副产废液约为5吨，三废或副产物数量高达13种，甘氨酸生产过程中也产生污染物；IDA 法污染相对小，且处理量少，易处理和综合利用，IDA 法相对环保；成本方面，我们将业内产业化的合成路径，按照产业链配套情况分为六种成本场景。
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3.质外—共质体系输导
那些能够扩散进入筛管中但在其中滞留的能 力较木质部输导型化合物强，但比典型的韧皮部 输导型化合物弱的除草剂，在随同化物移动的过 程中，不断地有一些化合物扩散到质外体而随蒸 腾流移动。因而这些化合物既可传导至植物幼嫩 组织，又可传导至蒸腾作用强烈的成熟叶片中。
杀草强、麦草
威等可 同时在
O HO P HO CH2NHCH2COOH
O (CH2)n COOH
除草剂韧皮部传导理论
化合物在韧皮中传导的前提是必须能够 足够快的速度跨膜扩散进入筛管,同时有要 以足够慢的速度向外逆向扩.因此化合物在 筛管中滞留的时间决定它们在韧皮中传导的 距离。
韧皮部传导理论之一：弱酸理论
70年代初Crisp 提出的弱酸的离子俘获 效 应 (ion trap effect) , 对弱酸型除 草荆 的 韧 皮 部 运 输特性进行了 解释。质外体 内较酸 的环境不利于弱酸的解 离,而弱酸分 子 由于 亲脂性较 强,较易跨膜扩散到筛管 中。一旦 进入到筛 管细胞,这 里偏碱 的环境将促使弱 酸分子解 离,形成 酸根阻 离子。
一旦从气孔进入容易进入植物体内。
影响因素：植物的形态、叶的老嫩、环境条件等。
通过气孔渗透的吸收
2. 根 部 吸 收
共质体途径：
由于胞间连丝使组织的 原生质体具有连续性，因而 将由胞间连丝把原生质体连 成一体的体系称为共质体 (symplast)。 细胞壁 表皮与皮层的细胞 原生质 胞间连丝 内皮层、 中柱 韧皮部
（PKa=5.65）两种极性很强的化合物（logP＜0)在植物韧
皮部中的移动性最好。
马来酰肼
总 结
• 在非离解性除草剂 中,除了极性强的氨 三唑外,均不能在
韧皮部中传导； • 在 已知的韧皮部输 导型除草荆中,除 氨三唑外 均为带有 羧基的弱酸； • 在 韧皮部输导型除草剂 中,没有 任何载体 参与它们在筛管中的“装入” 。
凯氏带是高等植物内皮层细胞径向壁和横向壁的木栓化和木质化的
带状增厚部分，主要功能是阻止水份向组织渗透，控制着皮层和维 管柱之间的物质运输。
质外体途径:
细胞壁、质膜与细胞壁间的 间隙以及细胞间隙等空间叫 作质外体(apoplast)。共质 体与质外体都是植物体内物 质运输和信息传递的通路。 质外体系：细胞壁 带 木质部 凯氏
质外-共质体途径：
× 药剂通过凯氏带后有可能再进入细胞壁到达木质部。
根部缺乏蜡质和 角质故极性化合
物较易于吸收多
数重要除草剂都
是经过质外体系
进入根的内部。
3. 幼 芽 吸 收
有些除草剂是在种子 萌芽出土的过程中， 经胚芽鞘或幼芽吸收 的如氟乐灵是通过胚 芽鞘吸收的；甲草胺 也是通过芽部吸收的。 此外，一些杂草的种 子对除草剂也有吸收 作用。
两种体系中输
用
除草剂对光合作用的影响
2.抑制植物的呼吸作用
除草剂主要对呼吸作用的抑制主要是 通过影响氧化磷酸化的偶联作用。如2， 4－二硝基苯酚、五氯酚钠等解偶联作 用。敌稗、氯苯胺灵等也具有解耦联 的性质。
3.抑制植物的生物合成的影响
抑制叶绿素（chlorophylls）合成
在一定范围内,才可显示韧皮部移动特性，过大难以在韧皮
部持留。也就是说多数木质部传导的化合物并非不能进入 筛管。
植株所要求的化合物的最 佳P*值的计算公式
P=(γν/2l)Ln(1-l/0.9L)
γ：筛管半径；ν：筛管汁液平均流速； l：源区韧皮部长度；L:植株高度；
从上述韧皮部传导的理论可以看出，化合物在植物韧 皮部的传导是比较困难的。即使像苯氧乙酸类、苯甲酸类 这些被认为是韧皮部传导的化合物，也只有很少量传导到 植物根部。有趣的是一种强酸草甘膦和弱酸马来酰肼
• 单子叶植物一般是由芽鞘吸收; • 双子叶植物一般是由下胚轴吸收.
二 、 除草剂的输导
茎叶处理时触杀性除草剂只能杀灭植物地上 部分，对以根为繁殖器官的杂草或多年生杂 草无效。输导性除草剂的吸收部位和输导方 向是决定除草剂使用方法和防除杂草类别的
一个重要因素。
1.共质体系输导
叶 胞间连丝 韧皮部 — 借助茎内的同化液流 上下输导 传导及其转移速度受到植物年龄、 生长阶段、药量、温湿度的影响。
第二节 除草剂的吸收、输导与作用机制
一 、 除草剂的吸收
1.茎叶吸收：除草剂可通过叶表皮或气 孔进入植物体内大多数情况下，除草 剂主要通过叶片的角质层进入。
极性药剂选择 表皮蜡质层薄 的地方进入非 极性药剂易从 蜡质层厚的部 位或通道到达 表皮细胞 的外 壁上。
气孔内腔部角质层一般较薄且易于水合，
•
化合物的分配系 数是影响其传导的重要因素，但不是唯 一的因素。
2.质外体系输导
土壤处理的除草剂与植物根毛接触后，穿过植
物表皮的的保护层进入内部组织，它们可以有两 种途径进入木质部导管。
莠去津
除草 剂在木质布 传手 能 力 的指 标 通常用蒸 腾流浓度因子（transpiration stream concentration f tactor ）价除草剂在木质 部中的 移动能力.TSCF定义是 蒸腾流中除草剂浓度与植 物根部 所介质中除草剂浓度 之比值。除草剂进入 根部后要移动至导管必须经一次跨膜扩 散,而膜扩 散的难易程 度与化合物的亲脂性 成 正 相 关伍 而 化合物的 亲脂性将会影响到 TSCF 值的 大 小。
影响因素：
• 弱酸分子的解离常数Pka；
• 酸分子及其阴离子透过筛管细胞膜的难易程度之比
P*AH/P*AH-；实验证明在同一类化合物中P*AH/P*AH-之
值与 弱 酸 的 logP有关, • 质外体与筛管中pH之差。这一差值决定弱酸分子在筛管中 逆浓度梯度积累的程 度。显然解偶联剂会阻碍化合物在筛 管中的传导。
韧皮部传导理论之二：中间透性理论
对于非弱酸化合物或仅在木质部传导的化合物的行为 而言无法用弱酸理论予以解释。中间透性理论提 出,化合 物透过筛管细胞 膜的 能力（透膜性P*） 直 接 影 响它们的 韧皮部传导性能。任何一个确定的植株,对欲在其韧皮部 中传导的化合物的 P*有一定 的要求,只有当除草剂的P*值处