グリホサート耐性遺伝子の発見と指向された進化

Linda A Castle¹, Daniel L Siehl, Rebecca Gorton

¹Verdia, Inc. Redwood City, CA 94063, USA. linda.castle@verdiainc.com

Science (New York, N.Y.)

|May 25, 2004

まとめ

科学者たちは,微生物酵素を強化して除草剤グリホサートをアセチル化させ,効率を4桁向上させた. この改善された酵素活性により,穀物にはグリホサート耐性が認められ,農業での使用が支持されています.

科学分野:

バイオテクノロジーバイオテクノロジー
酵素工学とは
農業科学農業科学とは

背景:

グリホサートは広く使用されている除草剤です.
グリホサートの解毒は,N-アセチル化によって達成できます.
微生物酵素は,除草剤の解毒の可能性を提示しています.

研究の目的:

強化されたグリホサートN-アセチルトランスファーゼ (GAT) 活性を持つ微生物酵素を発見し,設計する.
遺伝子組み換え生物にグリホサート耐性を与えるための酵素効率を改善する.
農業におけるグリホサート使用を支援するためのGAT酵素の可能性を調査する.

主な方法:

グリホサートN-アセチルトランスファーゼ (GAT) 活性に対する微生物単離物のスクリーニング.
酵素の進化と効率の向上のためにDNAシャッフリングを活用する.
遺伝子組み換え生物 (E. coli,アラビドプシス,タバコ,トウモロコシ) の酵素運動とグリホサート耐性を評価する.

主要な成果:

GAT活性を持つ微生物酵素の発見.
DNAシャッフルの11回の繰り返しで,酵素効率がほぼ4桁の大きさ (0.87 mM-1 min-1 から 8320 mM-1 min-1 まで) 増加した.
エンジニアリングされたGAT酵素は,第5のイテレーションから,さまざまなトランスジェニック生物にグリホサート耐性を高めました.

結論:

エンジニアリングされたGAT酵素は,グリホサートアセチル化の効率を大幅に向上させています.
強化されたGAT酵素は,作物にグライホサート耐性を大幅に与える可能性があります.
グリホサートアセチル化は,農業におけるグリホサートの持続可能な応用のための実行可能な戦略です.

さらに関連する動画

10:28

Agrobacterium-Mediated Immature Embryo Transformation of Recalcitrant Maize Inbred Lines Using Morphogenic Genes

Published on: February 14, 2020

07:42

Quantification of the Potential Impact of Glyphosate-Based Products on Microbiomes

Published on: January 10, 2022

関連する概念動画

00:57

Antibiotic Selection

Overview

01:59

Plant Breeding and Biotechnology

Crop cultivation has a long history in human civilization, with records showing the cultivation of cereal plants beginning at around 8000 BC. This early plant breeding was developed primarily to provide a steady supply of food.

02:50

Transgenic Plants

Recombinant DNA technology called transgenesis is often used to add a foreign gene or remove a detrimental gene from an organism. Such genetically modified organisms are called transgenic organisms.
The first-ever transgenic plant was a tobacco plant developed in 1983 that showed resistance against the tobacco mosaic virus. Since then, many transgenic plants have been developed and commercialized for improving the agricultural, ornamental, and horticultural value of a crop plant. Transgenic...

01:26

Transformation

Microbial communities are dynamic environments where cell lysis releases free DNA into the surroundings. Other cells can take up this extracellular DNA through a process known as transformation.When a cell incorporates this foreign DNA into its genome, resulting in genetic modification, the process is known as transformation. Cells capable of this process are termed competent. Competence can be natural, as observed in certain bacteria and archaea, or artificially induced in the...

01:24

Evolution of New Traits in Microbes

Microorganisms evolve rapidly due to their large population sizes and short generation times, often exhibiting measurable changes within days under laboratory conditions. Natural selection acts on standing genetic variation, enabling the retention and amplification of beneficial traits that confer fitness advantages in changing environments.Adaptive Pigment Regulation in RhodobacterIn Rhodobacter, a genus of purple non-sulfur bacteria, light-harvesting pigments such as bacteriochlorophyll and...

関連する実験動画