研究人員發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致新一代商業(yè)除草劑的天然產(chǎn)物
花園可以是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境。植物和土壤中看不見的微生物都需要寶貴的生長(zhǎng)空間。為了獲得這個(gè)空間,微生物可能會(huì)生產(chǎn)和使用殺死其植物競(jìng)爭(zhēng)者的化學(xué)物質(zhì)。但微生物也需要免疫毒藥。
通過尋找微生物中的保護(hù)屏,特別是可以制造它的基因,加州大學(xué)洛杉磯分校的工程師和科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新的,可能是高效的雜草殺手。這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致30多年來第一批新的商業(yè)除草劑,這是一種重要的結(jié)果,因?yàn)殡s草繼續(xù)對(duì)目前的除草劑方案產(chǎn)生抗藥性。
該研究小組利用一種結(jié)合了數(shù)據(jù)科學(xué)和基因組學(xué)的技術(shù),通過搜索數(shù)千種真菌的基因,找到了可以提供抗真菌毒物免疫力的新型除草劑。這種方法被稱為“抗性基因 -定向基因組挖掘”。
這項(xiàng)研究發(fā)表在“自然”雜志上,也指出了這種基因組學(xué)驅(qū)動(dòng)方法可能用于醫(yī)學(xué),應(yīng)用范圍從新的抗生素到先進(jìn)的抗癌藥物。
“微生物在保護(hù)自己免受殺死敵人的強(qiáng)效分子方面非常聰明,”該研究的聯(lián)合首席研究員,加州大學(xué)洛杉磯分?;瘜W(xué)與生物分子工程,化學(xué)與生物化學(xué)教授Yi Tang說。“這些抗性基因的存在提供了分子功能的窗口,并且可以讓我們發(fā)現(xiàn)這些分子,并將它們應(yīng)用于人類健康和農(nóng)業(yè)的各種應(yīng)用。”
例如,如果發(fā)現(xiàn)保護(hù)微生物免受抗菌產(chǎn)物侵害的抗性基因,則微生物也可能具有產(chǎn)生相同抗菌化合物的基因。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致新的抗菌藥物。
新的除草劑通過抑制植物生存所必需的酶的功能起作用。該酶是制造必需氨基酸的重要代謝途徑中的關(guān)鍵催化劑。當(dāng)該途徑被破壞時(shí),植物死亡。
該途徑不存在于哺乳動(dòng)物中,包括人類,這就是為什么它已成為除草劑研究和開發(fā)的共同目標(biāo)的原因。新的除草劑在途徑的不同部分上比當(dāng)前的除草劑起作用。使用它的商業(yè)產(chǎn)品需要更多的研究和監(jiān)管批準(zhǔn)。
“這項(xiàng)工作的一個(gè)令人興奮的方面是,我們不僅發(fā)現(xiàn)了一種新的除草劑,而且還發(fā)現(xiàn)了它在植物中的確切目標(biāo),開啟了改變作物對(duì)基于這種除草劑的商業(yè)產(chǎn)品具有抗性的可能性,”研究共同負(fù)責(zé)人說。研究員Steven Jacobsen是加州大學(xué)洛杉磯分校學(xué)院的分子,細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授,也是霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。“我們希望與大型農(nóng)用化學(xué)品公司合作,進(jìn)一步發(fā)展這一有希望的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。”
為了證實(shí)新除草劑的功效,加州大學(xué)洛杉磯分校團(tuán)隊(duì)在一種名為擬南芥的實(shí)驗(yàn)室研究中使用的常見植物上測(cè)試了真菌產(chǎn)生的產(chǎn)品。在實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)品在噴灑后殺死植物。研究人員還將來自真菌的抗性基因植入擬南芥基因組中。植入其中的抗性基因的植物對(duì)除草劑具有免疫力。
“除草劑抗性雜草的出現(xiàn)阻礙了所有使用的除草劑類別;事實(shí)上,在過去的30年里,還沒有一種新型商品化,”加州大學(xué)洛杉磯分?;瘜W(xué)工程研究生顏燕說。論文。“我們認(rèn)為這種新的,強(qiáng)大的除草劑 - 與對(duì)其免疫的作物相結(jié)合 - 將成為克服雜草抗性的緊迫努力的補(bǔ)充。”
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