根據(jù)Texas A&M AgriLife Research的一項研究，一種新開發(fā)的肥料系統(tǒng)將為全世界的工程化棉花作物提供營養(yǎng)，并為對抗除草劑作用越來越大的雜草提供致命劑量。

研究人員表示，新系統(tǒng)將亞磷酸鹽應用于棉花作物，該棉花作物可以表達某種基因，這種基因可以使棉花能夠?qū)喠姿猁}加工成營養(yǎng)，而同一種化合物可以抑制無法使用它的雜草。

“我們在Texas A&M AgriLife的研究人員已經(jīng)解決了一個讓生產(chǎn)者花費數(shù)十億美元的問題，”德克薩斯A&M大學站和AgriLife研究代理主任農(nóng)業(yè)與生命科學副校長Patrick Stover博士說。“這是一種經(jīng)濟，環(huán)保，可持續(xù)的解決方案。

斯托弗說，這是一個令人興奮和及時的發(fā)現(xiàn)，在運動中領先于持續(xù)的雜草問題比化學品和其他控制它們的方法更快地發(fā)展。

“我們相信我們開發(fā)的ptxD /亞磷酸鹽系統(tǒng)是近期最有前途的技術之一，可以幫助解決我們遇到的許多生物技術，農(nóng)業(yè)和環(huán)境問題，”AgriLife研究植物生物技術專家Keerti Rathore博士說。大學站。

“用亞磷酸鹽選擇性施肥使得表達ptxD基因同時抑制雜草的棉花植物不受阻礙地生長”是將于6月4日發(fā)布的美國國家科學院期刊論文的標題。

磷是所有生物所需的主要元素 - 沒有生命是不可能的。大多數(shù)生物只能利用正磷酸鹽形式的磷。

“我們已經(jīng)確定表達ptxD的棉花植物可以利用亞磷酸鹽作為磷的唯一來源，而雜草則不能，因此可以有效抑制雜草生長，”Rathore說。

他說，表達細菌ptxD基因的轉(zhuǎn)基因植物能夠?qū)喠姿猁}轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽。這種植物允許基于亞磷酸鹽作為作物磷的唯一來源的選擇性施肥方案，同時提供抑制無法利用這種磷形式的雜草生長的有效替代方案。

由Rathore領導的國際研究團隊由Devendra Pandeya博士，Madhusudhana Janga博士，Muthu Bagavathiannan博士和LeAnne Campbell博士組成，他們都在德克薩斯A&M AgriLife大學站工作。其他人是StelaGenomics Inc.的Damar Lopez-Arredondo博士和Priscila Estrella-Hernandez博士以及墨西哥Irapuato的國立理工學院研究和高級研究中心的Luis Herrera-Estrella博士。

該研究部分由棉花公司資助。雜草除草劑抗性和雜草控制是美國棉農(nóng)在投入成本后的第二和第三關注點。

“我們能夠并將與棉花公司和合作伙伴合作，為德克薩斯州及其他地區(qū)的棉花生產(chǎn)商提供服務，”大學城AgriLife研究所執(zhí)行副主任Bill McCutchen博士說。

通常手動，機械或化學地管理雜草。然而，他說，由于農(nóng)田中除草劑抗性雜草的數(shù)量越來越多，化學品控制選擇正在迅速萎縮，幾乎沒有替代品可供選擇。

Herrera-Estrella說：“多年來，人們已經(jīng)非常明確地需要新的策略來控制雜草，以維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時減少對除草劑的依賴。”“迫切需要替代雜草抑制系統(tǒng)來維持作物生產(chǎn)力，同時減少對除草劑和耕作的依賴。”

一直研究棉花遺傳改良20多年的拉索爾說，雜草中的除草劑抗性不僅僅是美國的問題，而是對棉花，玉米和大豆生產(chǎn)者的全球性挑戰(zhàn)。

他說，這樣的發(fā)展也將減輕一些與使用除草劑抗性基因和嚴重依賴除草劑有關的負面看法。

Rathore還開發(fā)了棉花植物，在種子中產(chǎn)生非常低水平的棉酚，以改善棉花種子的安全性和營養(yǎng)方面，同時在葉子，花卉部分，棉鈴皮和根部保持正常水平的這種化學物質(zhì)，以防止昆蟲和病原體。

他之前發(fā)表了一份報告，將ptxD鑒定為可選擇標記基因，以生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花植物。源自施氏假單胞菌WM88的ptxD基因編碼一種酶，當在轉(zhuǎn)基因植物中表達時，該酶將亞磷酸鹽變?yōu)檎姿猁}，磷酸鹽是可代謝形式的磷。

重要的是，ptxD /亞磷酸鹽系統(tǒng)被證明在抑制草甘膦抗性Palmer amaranth的生長方面非常有效，Rathore說。這種高度有害的雜草對現(xiàn)有技術的抵抗力在大約10 - 15年前開始出現(xiàn)在田間。

“我們論文中的結(jié)果清楚地表明，ptxD /亞磷酸鹽體系可以作為一種高效的方法來抑制天然低磷土壤中的雜草，包括對除草劑草甘膦具有抗性的雜草，同時允許表達ptxD的棉花更好地生長。由于來自衰弱的雜草的較小競爭，植物，“拉索爾說。

與雜草獲得對除草劑的抗性不同，他說雜草極不可能獲得使用亞磷酸鹽作為磷源的能力。

“為了使雜草獲得利用亞磷酸鹽的能力，其脫氫酶基因之一將不得不在其DNA序列中經(jīng)歷復雜的多個突變 - 這種情況不太可能通過所有生物體中發(fā)生的隨機突變發(fā)生，”Rathore說。

他說，另一個重點是與磷酸鹽相比，亞磷酸鹽具有更高的溶解度和更低的結(jié)合土壤成分的傾向。因此，如果以適當?shù)呐浞绞┯靡苑乐菇觯梢允褂幂^低的量而不會犧牲作物產(chǎn)量。

“即使一些亞磷酸鹽最終進入溪流和河流，最終進入湖泊和海洋，藻類物種也無法將其用作磷的來源，從而防止有毒的藻類大量繁殖，從而殺死水體中的魚類和其他生物。” Herrera-Estrella說。

Rathore說，未來的研究將集中在磷含量低的領域測試ptxD-轉(zhuǎn)化體，以及評估亞磷酸鹽作為過度“除草劑”的效用。此外，需要研究在田間條件下使用亞磷酸鹽作為磷源對土壤微生物群落的長期影響。