中国农科院成功培育高耐草甘膦低残留玉米

日期:09-13-2023

世界农化网中文网报道：玉米作为我国第一大作物，在粮食总产量中占比近40%。我国玉米供需矛盾突出，近两年玉米进口量均在2000万吨以上，玉米的供需缺口难以通过扩增种植面积实现，唯有提高单产来增加总产，通过生物育种开展玉米种源创新是促进玉米产业发展有效途径。草害是制约玉米高产稳产的关键要素之一，田间杂草与玉米争夺水、肥、光和空间，且易滋生病虫害，化学除草是玉米田首选的除草方式。草甘膦是世界第一大除草剂，其灭生性的特点在防治杂草的同时对玉米也会产生药害，培育耐草甘膦玉米可简化玉米耕作方式、提高玉米机械化水平、减少劳动力成本，对玉米产业发展有重要意义。

近日，中国农业科学院生物技术研究所郎志宏团队在aBIOTECH上发表了题为"In maize, co-expression of GAT and GR79-EPSPS provides high glyphosate resistance, along with low glyphosate residues" 的研究论文。

该研究利用国内具有自主知识产权的耐草甘膦基因gat和gr79-epsps构建双基因载体，转化玉米自交系B104，通过群体筛选获得高耐草甘膦玉米GG2，southern blot结果表明，外源基因以单拷贝插入玉米基因组（图1），稳定遗传，未影响内源基因，正确转录和翻译，通过回交6代自交3代转育至郑58自交系和昌7-2自交系，并杂交获得GG2-ZD958杂交种，在不同遗传背景玉米中具有草甘膦高耐受性。

图1 Southern blot和RT-PCR分析转基因玉米GG2

草甘膦除草剂田间推荐使用剂量为900 g有效成分/公顷，转基因玉米GG2在喷施900 g有效成分/公顷（田间使用中剂量1倍）、1800 g有效成分/公顷（田间使用中剂量2倍）和3600 g有效成分/公顷（田间使用中剂量4倍）草甘膦后生长正常，无任何药害发生，叶片中叶绿素含量和未喷施草甘膦对照玉米相同（图2），继续加大草甘膦喷施浓度，9000 g有效成分/公顷（田间使用中剂量10倍）草甘膦对转基因玉米GG2生长和结实无任何影响，更重要的是，转gat和gr79-epsps双基因玉米GG2叶片中草甘膦残留量比转epsps单基因玉米下降90%。

图2 转基因玉米GG2草甘膦耐受性分析

杂草控制是现代粮食生产上一个重要难题。仅在我国就有超过半数（约4亿亩）玉米大田生产受到杂草危害，每年造成约300亿公斤产量损失。草甘膦因其高效、广谱、低毒等特性已成为防治农田杂草的主要除草剂。通过培育耐草甘膦农作物可以有效提高除草效率、降低治草成本，是农业生产机械化的重要组分。

该研究成果瞄准玉米产业发展需求，利用具有自主知识产权的耐草甘膦基因获得了具有应用前景的高耐草甘膦低残留玉米新材料，实现了基因、技术和产品有效融合，为玉米生物育种产业化应用提供了种源材料，对提升我国玉米机械化水平和降低玉米生产成本具有重要作用。