aBIOTECH | 刘允军/曹高燚/赵天永团队联合创制耐草甘膦转基因玉米新材料

草甘膦（Glyphosate）是全球广泛应用的除草剂之一，其通过抑制EPSPS（5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶）阻断莽草酸途径，最终导致植物死亡。挖掘新的EPSPS基因资源，是培育耐草甘膦作物的关键途径。

近日，中国农业科学院作物科学研究所刘允军团队联合天津农学院曹高燚团队、西北农林科技大学赵天永团队在aBIOTECH发表了题为“A class II 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase from Pseudomonas P818 confers robust glyphosate tolerance in transgenic plants”的研究论文。该研究从草甘膦污染土壤中分离获得耐受草甘膦的菌株Pseudomonas P818，克隆了一个新型Ⅱ类EPSPS编码基因818-EPSPS，并完成“酶动力学-微生物-模式植物-玉米”的全链条验证，为耐草甘膦作物分子育种提供了新的基因资源和转化事件。

研究团队从草甘膦污染土壤中筛选到耐受300 mM草甘膦的菌株Pseudomonas P818，克隆了该菌株编码EPSPS蛋白的基因818-EPSPS，该基因编码序列全长1323 bp，编码440个氨基酸，系统发育分析表明其属于Ⅱ类EPSPS并具有典型的结构域。酶动力学结果显示，818-EPSPS的Km=8.31 μM、Ki=86.28 μM、Ki/Km=10.4，表明其具有较低的草甘膦亲和力（Ki较高）和较高的催化效率（Km较低）。

图1. 818-EPSPS 赋予转基因作物强草甘膦耐受性

在功能验证中，818-EPSPS在aroA缺陷型大肠杆菌菌株ER2799中异源表达，恢复了菌株在草甘膦胁迫下的生长能力。进一步在拟南芥与烟草异源表达该基因，转基因植株在高浓度草甘膦处理下仍能维持正常生长，表现出显著的耐受性。研究团队利用玉米偏好密码子优化818-EPSPS基因并导入玉米，筛选到多个转基因事件，其中EP03事件在田间试验中可耐受4倍推荐剂量的草甘膦，且株高与穗重等主要农艺性状未受影响。为进一步推动该材料的应用，研究团队通过三代测序技术鉴定了外源基因在EP03基因组中的插入位点和旁侧序列，并建立了事件特异性PCR检测方法，可用于EP03及其衍生材料的精准鉴定。该研究克隆的818-EPSPS基因为耐草甘膦作物生物育种及产业化应用提供了重要基因资源与技术路径。

中国农业科学院作物科学研究所硕士研究生苏宇浩、西北农林科技大学生命科学学院博士研究生曹杰为本文的共同第一作者。中国农业科学院作物科学研究所刘允军研究员、天津农学院农学与资源环境学院曹高燚副教授、西北农林科技大学生命科学学院赵天永教授为共同通讯作者。天津农学院农学与资源环境学院谢晓东研究员、中国农科院作科所刘艳也参与了该研究。该研究得到新疆维吾尔自治区自然科学基金项目、生物育种国家科技重大项目以及中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。

引用本文：

Su Y, Cao J, Liu Y, Xie X, Zhao T, Cao G, et al. A class II 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase from Pseudomonas P818 confers robust glyphosate tolerance in transgenic plants. aBIOTECH 2026:100023.

https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100023