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绿色化工产品草甘膦的前生今世

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-04-19 浏览次数:107
绿色化工产品草甘膦的前生今世

草甘膦学名N-(邻酰基甲基),纯品为白色固体,水溶性很低。其实,广义的草甘膦是各种草甘膦盐的总称。

  现在草甘膦国内的品种很多,从孟山都,到包括我们国家的新安化工,草甘膦产品的演变是先是铵盐,现在新一代产品是钾盐。

  为什么草甘膦会发展这么快,其实一个重要原因就是,常规的除草剂药害比较严重。另外一个,与其他除草剂和草甘膦比,草甘膦的除草效果比较好,药害又相对更低。所以,从1974年开发商业化,1980年成为除草剂最大的品种,这个时候用于环境、果园或非种植季节除草。到了1996年,由于转基因作物产业化应用极大推动了草甘膦的广泛使用,现在已成为全球应用最大的农药品种,这是N0.1。

  为什么说草甘膦是一个绿色化工产品呢?

  草甘膦的作用机制的特点这决定的。莽草酸途径广泛在高等植物和微生物中,是合成芳香族氨基酸的唯一途径。但在哺乳动物,鱼类,鸟类,爬行动物和昆虫中缺乏莽草酸途径。草甘膦作用于莽草酸途径中的一个关键酶:5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(EPSP合酶)。人和动物缺乏这个途径。草甘膦没有作用靶标,所以对人和动物无害。

  但这个代谢途径和这个酶对于植物和微生物非常重要,由于有了这个发现,特别是发现了这个酶的功能以后,进而开发出草甘膦这种除草剂。

  下一个问题是,草甘膦如何作用于这个酶?

  EPSP合酶活性中心与底物3-磷酸莽草酸(S3P)和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结合,催化合成5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(EPSP)。草甘膦是底物PEP结构类似物,与EPSP合酶活性中心结合效率远高于PEP,通过竞争性结合,抑制EPSP合酶活性,导致植物和微生物死亡。

  草甘膦的优点,它是广谱灭生性、内吸传导型优秀除草剂,具有高效、广谱、低毒、低残留、不破坏土壤环境等优良特性,是世界上使用面积最大的除草剂品种。其唯一的缺点是非选择性的除草,对农作物同样有杀死作用。

  转基因为什么选择草甘膦,或者说为什么转基因作物产业化最大一个品种是抗草甘膦的作物,这也是有它内在原因的。

  第一个原因是,一些土壤微生物高抗草甘膦,从中能获得高抗草甘膦EPSP合酶基因。譬如1999年,我们采集的草甘膦污染土壤中,分离到许多高抗草甘膦的微生物,进而克隆到高抗草甘膦的EPSP合酶基因。第二个原因是转基因技术的发展,能够把微生物来源的目的基因转到作物中,获得抗草甘膦的转基因作物。

  上个世纪的60年代,发现了草甘膦的靶标:EPSP合酶。到了1974年,十几年之后,草甘膦作为除草剂在美国登记了。1992年,美国孟山都公司把农杆菌CP4的抗草甘膦的基因转到大豆中,1997年抗草甘膦的转基因大豆上市。目前,全球60%以上的转基因品种都是抗除草剂的。

  抗除草剂作物的广泛应用带来巨大的农业变革与增产效益。有人说转基因没有增产,其实种植抗除草剂作物就能增产。从1996年以来,在美国采用窄行间距方式种植的大豆产量增加了35%。还有就是免耕,此项技术在美国推广增产35%,在阿根廷增产57%。此外,作为育种标记,还可以快速培养更优良的品种。

  我们老说化学产品不好,其实化学产品也有绿色产品,草甘膦就是最典型的绿色化工产品。

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