除草剂草甘膦激活杂草模式植物拟南芥的氧化代谢

对于农民来说,草甘膦是一种非常熟悉的化合物,因为它是世界范围内广泛使用的农业除草剂之一。它也被应用于非耕地,以控制杂草的生长。

图1所示。(A) 20 μM草甘膦对14日龄拟南芥幼苗生长的表型影响。(B)拟南芥幼苗对除草剂草甘膦的主要氧化反应概述。

草甘膦的作用机制是通过抑制莽草酸途径,而莽草酸途径对于影响蛋白质功能的必需芳香氨基酸(如苯丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)和酪氨酸(Tyr)的生物合成至关重要(图1)。这种除草剂通常喷洒在植物上,但部分施用除草剂可以直接进入土壤,也可以在雨后从植物上冲洗掉。因此,草甘膦会在土壤中积累或进入河流、地下水等,造成土壤/水体污染。在这种情况下,一些卫生组织对草甘膦可能对人类致癌表示担忧。然而,去年12月,欧洲食品安全局和澳大利亚、日本和加拿大等国的其他国家当局在对现有信息进行分析后得出结论,没有证据支持草甘膦会导致人类癌症或其他遗传损害(https://ec.europa)。欧盟/食物/工厂/农药/ glyphosate_en)。

然而,植物研究继续深入了解草甘膦在植物基础代谢中的其他作用。从这个意义上说,使用14天龄拟南芥以典型杂草幼苗为研究对象,在含有20µM草甘膦的培养基上发芽生长,研究了草甘膦对活性氧(ROS)代谢的影响。在多种环境胁迫下,活性氧代谢会加剧,从而引起不同生物分子的氧化损伤。图1清楚地表明,在所使用的实验条件下,草甘膦在很大程度上减少了生长(根系缩短),这是可以预期的。这应该是由于莽草酸途径(芳香族氨基酸的生物合成)的阻断。然而,生化分析允许确定以氧化损伤(蛋白质氧化)和H改变为特征的ROS代谢增加2O2代谢与过氧化氢酶(过氧化物酶)和抗坏血酸-谷胱甘肽循环等关键抗氧化酶活性的增加有关。互补的是,确定了戊糖磷酸途径氧化部分的两个酶(OxPPP)也受到刺激。这两种酶(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸脱氢酶)参与了NADPH的生成,这是一种辅助因子和还原剂,对支持抗坏血酸-谷胱甘肽循环的抗氧化能力至关重要。综上所述,这些数据表明,在草甘膦处理下,拟南芥幼苗经历了氧化应激,影响了这些植物的生存能力。

弗朗西斯科·J·科帕斯
生物技术、食品和农业中的抗氧化剂、自由基和一氧化氮研究组,
植物细胞与分子生物学教研室,
Estación实验del Zaidín,
西班牙国家研究委员会(CSIC),官方manbetx手机版西班牙格拉纳达

出版

草甘膦诱导的拟南芥氧化应激影响过氧化物酶体代谢,并触发参与NADPH生成的戊糖磷酸途径(OxPPP)氧化阶段的活性。
de Freitas-Silva L, Rodríguez-Ruiz M, Houmani H, da Silva LC, Palma JM, Corpas FJ
植物生理学报,2017年11月

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