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世界农药 第二十四卷第五期(2002年) 17 除草剂草甘膦不易产生抗性的机理 向文胜1，2 王相晶1 任天瑞2 (1东北农业大学)(2中国科学院过程工程研究所) 植物、细菌的EPSP合成酶在氨基酸序列保守 草甘膦(G如hoSate)自1974年在美国注册登记 以来，至今已使用27年。这是一全球性除草剂，年 销售额在20亿美元以上，使用面积达数万公顷，但 至今仅报道在澳大利亚维多利亚北部发现抗草甘膦 的瑞士黑麦草。草甘膦不易产生抗生的机理与草甘 膦靶酶的多作用位点、在植物体内不代谓}、使用方法 及无残留活性的特点有关。 也获得抗草甘膦的菌株。Huynh等利用化学修饰剂 I．EPSP合成酶多活性位点 EPSP合成酶是除草剂草甘膦的作用靶酶，它存其用化学修饰剂对羟基苯基乙醛证实矮牵牛的 在于微生物、高等植物体内。1969年灿瑚ed等在研 究真菌体中芳香族氨基酸生物合成过程时，首次发 现存在一酶催化第六步的合成，将其定名为3．phos．氨基酸序列存在多个活性位点，且这些活性位点均 2．5．1．1 n-ansferase(EC9， 存在其结构的“open”区，改变这些活性位点，即将 phoshikimate一1一cad)ox)rvinyl 1974年改名为：5一enolpyruvyl．shikimate．3一phosphate s)，nt}lase，即5一烯醇式丙酮酸莽草酸_3_磷酸合成酶，H385Q或A[1941l 简称EPSP合成酶)；1969年、1970年，Baelv等相继EPsP合成酶的活性、酶与底物、草甘膦的结合。诱 从细菌、高等植物分离出了EPSP合成酶；1972年， Jaworski等首先报道草甘膦抑制植物体内芳香族氨 基酸的生物合成；1974年草甘膦作为除草剂在美国 获得登记；1980年，Steinrucken等证实草甘膦抑制 EPsP合成酶的活性。此后，对EPSP合成酶的生化 性质等进行了广泛深入的研究。1984年，Duncan等K340R在催化平衡状态时，没有积累酶与底物的中 首次克隆了E．co如中的EPSP合成酶基因；1986年，间物。这表明它们不是酶的催化位点，仅是酶的结 Shah等在Science上报道了抗草甘膦转基因矮牵牛； 1990年，孟山都公司获得了抗草甘膦转基因大豆；合成酶的418位氨基酸残基为其结合位点，不是酶 1997年，抗草甘膦转基因大豆正式上市；1997年，的催化位点。 Schaefer等全面阐明了EPSP合成酶的，催化机理；草甘膦与EPSP合成酶多位点的结合也是草甘 1991年，stauings等获得了EPSP合成酶的晶体；1999膦除草广谱性的机理，植物间EPsP合成酶的三维 年，Shutnewonh等获得了EPSP合成酶与底物S3P、空间结构存在一定的差异，但草甘膦对这种差异的 S3P+草甘膦、草甘膦复合物的晶体，催化机理与晶变化，仍可与EP：sP合成酶部分的结合位点结合，从 体结构的研究推动了EPSP合成酶新抑制剂的研而抑制了EPsP合成酶的活性。酶与除草剂结合位 究；1999年，Keeling3等在Nature上报道了寄居于脊点少或单一，由于植物间的酶结构的差异，从而易表 现出除草剂的选择性和杀草谱。EPSP合成酶的多 椎动物上的印icomplexan具有EPSP合成酶，这对研 究脊椎动物直接合成和利用芳香族氨基酸有重要意 活性位点，是除草剂不易产生抗性的原因之一，因为 义。 同时使多活性位点的突变是极其困难的。 万方数据 V01．24№．5 18 WoRLDPESTICIDES (2002)