网友分析转基因加速害虫与杂草进化机制
3、抗性杂草的分子进化机制
杂草对于化学除草剂,都会逐渐形成一种抗药性。但在转基因作物营造的选择压力下,杂草的进化方向路在何方呢?可以说,基因转到哪里,杂草就进化到哪里。从已获得的分析数据看,一些抗性杂草总是针对Epsps基因而发生的遗传突变。
1)
抗草甘膦的牛筋草,其抗性机制是Epsps基因的突变。经检测后发现,抗型牛筋草中编码Epsps酶的基因在第319位发生了突变:碱基胞嘧啶C,突变为胸腺嘧啶T,使得表达出来的Epsps酶在106位由脯氨酸变成了丝氨酸。还有一种突变也是在这一突变位点上,胞嘧啶C突变为鸟嘌呤A,相应的脯氨酸变成了苏氨酸。
这样一来,杂草中的Epsps酶在三维结构上发生了变化,导致草甘膦无法与该酶结合,而发生毒害作用,也就导致了杂草对草甘膦产生了抗性。
2)
杂草对付草甘膦,最超级的分子进化机制,就是以牙还牙式的“基因复增”,这是美国科学家最新发现的一种杂草进化机制。
在美国乔治亚州出现的一种抗性杂草马齿苋,用PCR检测后发现,杂草编码Epsps酶的基因扩增到了5~160个拷贝,平均拷贝数为77个,超常的多。而且每一条染色体上都有这种拷贝。
排除了其它的可能,科学家确信这是存在于杂草中的一种自身进化方式—“基因复增”。因为杂草大幅度增加Epsps基因的拷贝数,就可以海量表达Epsps酶,中和草甘膦的毒性,莽草酸就不会积累,因而表现出对草甘膦极强的抗性。
这一发现表明,杂草是不会在那里苦苦等待转基因作物给它传花授粉,“漂移”过来抗性基因,而是自己给自己“转”开了:杂草把编码Epsps酶的基因调出来,复制上100
多个拷贝,分别放在每一条染色体上。就这样,超级抗性杂草就轻而易举的进化出来了,杂草的悟性也太高了。
3)
杂草对草甘膦的抗性还有一种机制正在解释当中,认为杂草中也存在着像土壤微生物一样的裂解酶,可以将草甘膦降解掉(草甘膦在土壤中的半衰期平均为32天)。
这种裂解酶可以打断草甘膦分子中的C—P键,将草甘膦代谢为磷酸、甘氨酸、CO2等。而降解得到的磷酸可以作为磷源供杂草自身生长用。
这样一来,草甘膦的毒性已经不那么重要了,杂草都可以把草甘膦中的磷当成营养元素来使用了。
如果是这样,以往的做法也太徒劳了。人们大把大把的喷洒草甘膦,岂不是在给杂草上“磷肥”。怪不得在草甘膦的“追肥”下,杂草们使劲的疯长,枝叶茂盛,原来它们不缺磷。
三、结束语
随着抗除草剂转基因作物的广泛种植,草甘膦的用量持续增加,导致杂草快速进化出抗性。抗性杂草问题使得转基因农业面临严峻考验,草根文化正在挑战生物高科
技。这是一场化学叫板自然、杂草PK转基因的对台戏,看谁是赢家? |