近日，中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所的林敏、張銳和郭三堆研究員領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊在《Plant Biotechnology Journal》雜志上在線發(fā)表了題為“Co-expression of GR79 EPSPS and GAT yields herbicide-resistant cotton with low glyphosate residues”的研究論文，報道了該團(tuán)隊成功培育出了高抗低殘留抗草甘膦除草劑棉花新品系。
雜草防治是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。草甘膦是全球第一大除草劑，亦是玉米、大豆和棉花等作物最主要的除草劑。除草劑抗性是全球轉(zhuǎn)基因作物中應(yīng)用最廣泛的一個性狀。然而，與美國等發(fā)達(dá)國家相比，我國轉(zhuǎn)基因抗草甘膦作物的研究和應(yīng)用嚴(yán)重滯后。
該團(tuán)隊的研究人員從草甘膦嚴(yán)重污染土壤微生物中克隆到了兩個關(guān)鍵的草甘膦抗性基因GR79 EPSPS和GAT，而后按照植物偏愛性密碼子對其進(jìn)行了改造，然后構(gòu)建了僅含單基因（GR79 EPSPS或GAT）和同時含有雙基因的植物表達(dá)載體。煙草中的初步結(jié)果顯示：同時表達(dá)雙基因的煙草植株對草甘膦的抗性顯著高于僅表達(dá)單基因的煙草植株。隨后利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法將含有雙基因的植物表達(dá)載體轉(zhuǎn)化棉花，最終獲得含有一個和兩個GR79 EPSPS-GAT表達(dá)盒插入的轉(zhuǎn)基因棉花株系GGCO2和GGCO5。轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上的分子檢測顯示目的基因GR79 EPSPS和GAT基因在這兩個株系中均以高水平表達(dá)。草甘膦濃度耐受性測定表明，這兩個轉(zhuǎn)基因株系在田間可耐受5倍于生產(chǎn)用草甘膦除草劑的濃度，而且生長發(fā)育和農(nóng)藝性狀不受影響。更重要的是，由于GAT可以快速乙酰化草甘膦次級胺基團(tuán)，生成對植物和動物無毒的乙酰草甘膦，因此噴施草甘膦5天后，與GR79 EPSPS單基因抗草甘膦棉花株系相比，轉(zhuǎn)雙基因棉花株系中的草甘膦殘留量降低了81%-89%。
田間測算結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的利用栽培措施除草相比，種植GGCO轉(zhuǎn)基因棉花每畝可節(jié)約成本150-200元，顯著降低了棉花的生產(chǎn)成本。目前，GGCO2和多個抗蟲棉配組獲得40多個抗蟲和抗草甘膦雙抗新品系，為我國抗除草劑棉花新品種的培育提供了豐富的種質(zhì)資源。
原文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1467-7652/accepted
