抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题_吴发强

分子植物育种，２００６年，第４卷，第６期，第８４６－８５２页ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｌａｎｔＢｒｅｅｄｉｎｇ，２００６，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．６，８４６－８５２

专题介绍Ｒｅｖｉｅｗ

抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题

吴发强１，２王世全１，２李双成１，２张楷正１，２李平１，２＊

四川农业大学水稻研究所，成都，６ｌ１１３０；西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室，雅安，６２５０１４＊通讯作者，ｌｉｐｉｎｇ＠ｃｎｇｋ．ｃｏｍ

近年来，抗除草剂转基因作物的研究取得了一些进展。本文简述了抗除草剂转基因作物的发展历史

以及除草剂的作用机理，分别介绍了抗ＥＰＳＰＳ抑制剂基因、抗ＡＬＳ抑制剂基因、乙酰ＣｏＡ转移酶基因、阿特

摘

要

拉津氯水解酶基因、细胞色素Ｐ４５０基因和原卟啉原氧化酶基因这６类抗除草剂基因的来源，抗性机理以及目前它们在转基因水稻上的应用。最后，对转基因水稻的食用安全性，转基因释放、飘移对生态的影响进行了探讨，并对转基因水稻的未来发展进行了展望。

关键词转基因水稻，抗除草剂基因，研究进展，安全性与风险

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＨｅｒｂｉｃｉｄｅＲｅｓｉｓｔａｎｔＴｒａｎｓｇｅｎｉｃＲｉｃｅａｎｄｉｔｓＳａｆｅｔｙＩｓｓｕｅｓ

ＷｕＦａｑｉａｎｇ１，２ＷａｎｇＳｈｉｑｕａｎ１，２ＬｉＳｈｕａｎｇｃｈｅｎｇ１，２ＺｈａｎｇＫａｉｚｈｅｎｇ１，２ＬｉＰｉｎｇ１，２＊

ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，６１１１３０；ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｒｏｐＧｅｎｅｔｉｃＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｙａ’ａｎ，６２５０１４＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，ｌｉｐｉｎｇ＠ｃｎｇｋ．ｃｏｍ

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｃｒｏｐｓａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎ，ｗｅｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅｏｆｓｉｘｔｙｐｅｓｏｆｔｈｅｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ：ＥＰＳＰＳｉｎｈｉｂｉｔｏｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅ，ＡＬＳｉｎｈｉｂｉｔｏｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅ，ａｃｅｔｙｌＣｏＡｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｇｅｎｅ，ａｔｒａｚｉｎｅｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｏｌａｓｅｇｅｎｅ，ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０ｇｅｎｅ，ａｎｄｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎｏｇｅｎｏｘｉ－ｄａｓｅｇｅｎｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｅｄｉｂｌｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅ，ｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｉｍｐａｃｔｏｆｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｅｌｅａｓｅａｎｄｇｅｎｅｆｌｏｗ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆｕｔｕｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＴｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅ，Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅ，Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ，Ｓａｆｅｔｙａｎｄｒｉｓｋ自１９８３年世界上首例转基因作物在美国成功培植以来，全球范围转基因作物的种植面积和销售收入均以倍数增长。２００４年，转基因作物面积已达１．１２５×１０８ｈｍ２，已被批准可使用的产品有１０００多种。全球主要种植具有除草剂抗性的转基因作物，其次为具抗虫特性的转基因作物。水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，自１９８８年首次获得可育的转基因水稻以来，基因工程技术在水稻品种改良上得到了广泛的应用，已选育了一系列转基因水稻品系（组合）（唐丁等，２００５，中国稻米，５：５－７）。

抗除草剂基因是植物基因工程最早涉及的研究领域之一，也是比较成功的植物基因工程。抗除草剂

转基因水稻的成功不仅解决了直播稻的化学除草问

题，而且也解决了杂交稻制种纯度的关键技术问题。杂草是农作物生产的大害，自１９４２年出现近代杂草防治技术以来，化学除草剂有了很大的发展，由局限于２，４滴（２，４－二氯苯氧乙酸）向多种类型化学除草剂发展，品种逐步增多达数百个。１９７５年草甘膦因具有杀草谱广、低毒、易分解、低残留、对环境较安全等特点成为用量最大的除草剂（曾北危，２００４）。

将抗除草剂基因转入栽培作物，可以更有效地使用除草剂除治田间杂草，保护作物免除药害，从而增产增收。２０世纪８０年代，美国孟山都公司以其拥有广谱、高效除草剂农达（草甘膦）的优势，率先开展

抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＨｅｒｂｉｃｉｄｅＲｅｓｉｓｔａｎｔＴｒａｎｓｇｅｎｉｃＲｉｃｅａｎｄｉｔｓＳａｆｅｔｙＩｓｓｕｅｓ

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除草剂抗性基因的转移研究与抗性品种的开发，随后，美国艾格福公司和美国氰胺公司除草剂转基因

见表１（高德霖和水稻也相继问世（梁雪莲等，２００１），

张琪，２００３）。

表１创制成功的抗除草剂水稻品种

Ｔａｂｌｅ１Ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｈｅｒｂｉｃｉｄｅ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ抗性品种或商品名抗除草剂类型与品种研发公司名ＲｅｓｉｓｔａｎｔｖａｒｉｅｔｙｏｒＴｙｐｅａｎｄｖａｒｉｅｔｙｏｆｔｒａｄｅｎａｍｅ抗农达水稻抗草铵磷水稻Ｌｉｂｅｒｔｙｌｉｎｋｒｉｃｅ抗咪唑啉酮水稻

ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ草甘膦草铵膦咪唑啉酮

孟山都Ｍｏｎｓａｎｔｏ艾格福美国氰胺ＡｍｅｒｉｃａｃｙａｎａｍｉｄｃｏｍｐａｎｙＮａｍｅｏｆｐｒｏｄｕｃｅｒ

生了改变。Ｃｏｍａｉ等（１９８３；１９８５）从鼠伤寒沙门氏菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ）中分离出一些耐草甘膦的ＥＰＳＰＳ的突变体，其中一个突变体是在多肽序列１０１位点上发生点突变（原来的脯氨酸被丝氨酸所取代）。

Ｓｕｎ等（２００５ｂ）从中国草甘膦污染严重的泥土中分离出了一个Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐｕｔｉｄａ菌株４Ｇ－１，该菌株的ａｒｏＡ基因已被克隆测序，并在Ｅ．ｃｏｌｉ中能抗１２０ｍｍｏｌ／Ｌ浓度的草甘膦。系统发育分析显示这一新的ａｒｏＡ基因不属于已报道的一类或二类ＡｒｏＡ基因。

Ｃａｏ等（２００４）利用根癌农杆菌介导，将这个除草剂基因ＥＰＳＰＳ（在其５＇端连有来自Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ的叶绿体定位转移肽ＲＢＣＳ，将翻译的蛋白质转运到水稻叶绿体中以发挥作用），两个增产相关基因透明颤菌血红蛋白基因（ＶＨｂ）和农杆菌反玉米素合成酶基因（ｔｚ …… 此处隐藏：14237字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……