（Glufosinate-ammonium）草銨膦是一種毒性低，活性高，廣譜的非選擇性除草劑，其有效成分是草丁膦（phosphinothricin，PPT）。PPT是谷氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，競爭性抑制谷氨酰胺合成酶（GS）的活性，干擾氨基酸和谷氨酰胺的合成。正是谷氨酰胺的短缺導(dǎo)致機(jī)體無法進(jìn)行氨解毒，光合作用受抑制，最終導(dǎo)致植物死亡。

草銨膦在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，尤其在轉(zhuǎn)基因抗草銨膦作物的推廣下，其應(yīng)用前景更加廣闊。草銨膦不僅用于防除果園、非耕地等雜草，還作為篩選劑用于轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究，植物基因工程中PPT還常用作一種選擇性標(biāo)記來篩選抗草銨膦轉(zhuǎn)基因作物，賦予草銨膦抗性的有細(xì)菌bar (bialophos resistance) 基因和pat (phosphinothricin-acetyl transferase) 基因，分離自不同的鏈霉菌，兩種基因都能編碼草銨膦乙酰轉(zhuǎn)移酶（PAT）使得草銨膦脫毒成一種無活性的化合物。此外，草銨膦相較于其他除草劑如百枯和草甘膦，具有安全性高、持效期長等優(yōu)勢(shì)。

圖1. 草銨膦結(jié)構(gòu)式示意圖

草銨膦作為一種高效的非選擇性除草劑，其主要用途涵蓋以下幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：

轉(zhuǎn)基因作物：草銨膦是許多抗草銨膦轉(zhuǎn)基因作物的理想除草劑，如抗草銨膦的大豆、玉米和水稻 。
農(nóng)田管理：草銨膦在農(nóng)田的應(yīng)用有助于消除廣泛的雜草種類，包括那些難以用傳統(tǒng)方法控制的頑固雜草，如看麥娘和早熟禾，從而為作物生長創(chuàng)造更有利的條件。
果園維護(hù)：在果園使用草銨膦能夠減少雜草對(duì)果樹養(yǎng)分的消耗，確保果樹能夠獲得充足的營養(yǎng)，進(jìn)而提升果實(shí)的產(chǎn)量與品質(zhì)。
森林植被管理：草銨膦在森林管理中的應(yīng)用有助于抑制雜草生長，保護(hù)林木免受雜草的負(fù)面影響，促進(jìn)森林的健康生長。

2023年在《Plant Biotechnology Journal》上發(fā)表的文章“Precision editing of GLR1 confers glufosinate resistance without yield penalty in rice”中，研究人員通過精準(zhǔn)編輯GLR1基因，成功培育出對(duì)草銨膦具有抗性的水稻品種，同時(shí)不降低作物產(chǎn)量。

1）突變體篩選：研究人員首先通過重離子束處理和草銨膦篩選，從水稻品中篩選出兩個(gè)抗草銨膦的突變體glr1和glr2。

2）生理指標(biāo)測(cè)定：選擇glr1突變體進(jìn)行草銨膦處理，測(cè)定其存活率、葉綠素含量、植株長度、根長度、鮮重和干重等生理指標(biāo)。

3）分子生物學(xué)分析：通過定量PCR、基因編輯和遺傳互補(bǔ)等方法，研究GLR1基因的功能和其在草銨膦抗性中的作用機(jī)制。

4）基因編輯：使用CRISPR-Cas9技術(shù)對(duì)GLR1基因進(jìn)行精確編輯，以驗(yàn)證其在草銨膦抗性中的作用。

1）抗性驗(yàn)證：glr1突變體顯示出顯著的草銨膦抗性，其抗性指數(shù)（RI）為2.1，遠(yuǎn)高于野生型。

2）生理指標(biāo)改善：glr1突變體在草銨膦處理后，其生理指標(biāo)如存活率、葉綠素含量等均優(yōu)于野生型。

3）分子機(jī)制： glr1突變體中氨、H2O2和MDA的含量顯著低于野生型，表明其具有更好的清除草銨膦引起的毒性物質(zhì)的能力。

4）基因功能：GLR1基因編碼一個(gè)ARF家族轉(zhuǎn)錄因子，通過結(jié)合到OsGS1、OsCYP51G3和OsCATA等基因的啟動(dòng)子區(qū)域，抑制這些基因的表達(dá)，從而影響草銨膦的抗性。

通過精準(zhǔn)編輯GLR1基因，可以培育出對(duì)草銨膦具有抗性的水稻品種，同時(shí)不影響其產(chǎn)量。

圖3.（a）WT和glr1 14日齡幼苗用草甘膦處理2周前后的表型分析；（b）生理指標(biāo)：幼苗成活率、葉綠素含量、氨含量、H2O2含量、MDA含量、GS活性、SOD活性和CAT活性分析[1]

客戶使用該產(chǎn)品發(fā)表的科研文獻(xiàn)（不全統(tǒng)計(jì)：部分）

[1] Zhang P, He R, Yang J, Cai J, Qu Z, Yang R, Gu J, Wang ZY, Adelson DL, Zhu Y, Cao X, Wang D. The long non-coding RNA DANA2 positively regulates drought tolerance by recruiting ERF84 to promote JMJ29-mediated histone demethylation. Mol Plant. 2023 Aug 7;16(8):1339-1353. doi: 10.1016/j.molp.2023.08.001. Epub 2023 Aug 7. PMID: 37553833. IF=27.5

[2] Cai J, Zhang Y, He R, Jiang L, Qu Z, Gu J, Yang J, Legascue MF, Wang ZY, Ariel F, Adelson DL, Zhu Y, Wang D. LncRNA DANA1 promotes drought tolerance and histone deacetylation of drought responsive genes in Arabidopsis. EMBO Rep. 2024 Feb;25(2):796-812. doi: 10.1038/s44319-023-00030-4. Epub 2024 Jan 2. PMID: 38177920. IF=7.7

參考文獻(xiàn)

[1] Ren Y, Liu B, Jiang H, Cheng W, Tao L, Wu K, Wang H, Shen G, Fang Y, Zhang C, Wu Y, Fu X, Ye Y. Precision editing of GLR1 confers glufosinate resistance without yield penalty in rice. Plant Biotechnol J. 2023 Dec;21(12):2417-2419. doi: 10.1111/pbi.14168. Epub 2023 Sep 9. PMID: 37688553; PMCID: PMC10651144.