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作物所水稻抗除草剂蛋白质创制研究取得重要进展

来源: 作者:作物所办公室 配图:方军 发布时间:2020-02-19 13:54:19 浏览次数: 【字体:

继2018年在Planta上发表论文阐述一种水稻抗除草剂蛋白质Acetohydroxyacid Synthase(AHAS)的分子机理后,永利作物所水稻中心方军博士在IJMS(SCI影响因子4.1)上发表论文“Engineering Herbicide-Tolerance Rice Expressing an Acetohydroxyacid Synthase with a Single Amino Acid Deletion”,此研究得到了上海市农委基础项目和院卓越团队A类计划资助,作物所保鲜加工中心、上海科技大学和福建农林大学协同参与研究。

抗除草剂水稻是目前欧美澳发达国家配合特定除草剂进行水稻全机械化生产的水稻品种,我国虽然引进了国外的基因和品种,但缺乏具有自主知识产权和符合我国国情的抗除草剂新品种(系)。以此问题为导向,作物所旨在发展具有自主知识产权和符合我国国情的抗除草剂新基因和水稻新品系,本论文从内源除草剂蛋白质AHAS的抗性机理出发,探索出一种抗除草剂蛋白质预测和验证的方法,为挖掘作物内源新型抗除草剂基因培育抗除草剂作物新品系提供技术支撑和理论指导。作物所连续发表AHAS蛋白质的研究论文,对该蛋白质机理和应用的研究在国内处于领先地位,在国际处于先进水平。该研究简述如下:首先,模拟水稻AHAS的3D结构(图1),计算出赋予蛋白质抗除草剂功能的氨基酸(图2)。然后,验证和确定抗除草剂效果。计算机模拟研究降低抗除草剂蛋白质筛选的盲目性,提高了新基因筛选效率,为抗除草剂蛋白质创制和抗除草剂生物技术育种提供了一种简单可行的新方法。同时,意外发现本研究的抗除草剂水稻生产的大米鲜度可能获得提高,可为粳稻优质大米的培育提供参考。

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图1. 蛋白质的3D结构。

 

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图2.蛋白质抗除草剂机理。左图为野生型蛋白质,右图为突变蛋白质。对比两个图可见,野生型蛋白质的活性通道被阻塞,突变打开了蛋白质活性通道,获得抗除草剂的功能。

 

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