耐亚磷酸盐除草剂转基因油菜的创建和抗性评价

作者：钟元; 朱天宇; 戴成; 马朝芝^*

来源：作物学报, 2023, 1-15.

• 甘蓝型油菜
• 除草剂
• 亚磷酸盐
• ptxD_(Q)

在油菜的生产过程中，大量伴生的杂草严重影响了其产量和品质。由于近年来田间抗除草剂杂草数量的增加，除草剂的选择正在迅速减少，这影响了未来农业的可持续发展。植物可以通过正磷酸盐(Pi)转运蛋白吸收亚磷酸盐(Phi)，但Phi不能被代谢为作物的磷肥料，导致植物生长受到抑制。此前，从罗尔斯通菌属(Raltsonia sp. strain 4506)中分离出了ptxD (phosphite dehydrogenase)基因，其139位的酪氨酸突变为谷氨酰胺(Y139Q)的突变蛋白ptxDQ催化Phi转化为Pi的活性显著提高。为了评价ptxDQ/Phi系统对甘蓝型油菜杂草的防治效果，本研究获得了带有密码子优化的ptxD (Y139Q，ptxDQ)基因的转基因甘蓝型油菜。在以Phi为单一磷元素的条件下，ptxDQ转基因油菜可以正常生长，体内Pi含量显著提高，且Pi饥饿响应基因(PT21和PT24等)的表达水平被显著抑制，说明ptxDQ在油菜体内可以促使Phi转化为Pi。此外，ptxDQ转基因油菜具有比野生型油菜和单子叶杂草(狗尾草)更强的生长竞争优势。综上所述，ptxDQ/Phi是一种有效的油菜磷利用和杂草控制系统，既可以抑制杂草的生长，又可以为作物提供充足的Pi营养，从而提高了农业的可持续性。

• 单位
  华中农业大学