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【基因智慧】清除农药残留这种“酶”功不可没

来源:光明网2020-09-25 10:43

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  千百年来,人类在农作物的种植过程中,饱受虫害之苦,害虫的侵害严重影响粮食的产量和质量。

  为了防治虫害,人们不得不使用农药来为农作物种植生产“保驾护航”。

【基因智慧】清除农药残留这种“酶”功不可没

  在各类农药中,应用最广泛的一种是有机磷农药。农药虽然从虫子口中夺回了不少粮食,但对人畜的毒性也很大。在使用有机磷农药的过程中,防护不当便会导致农民有机磷中毒,另外,蔬菜、水果食品施药后的残留也会导致人们中毒。

  为了清除农药残留,科学家开始研究如何有效地降低有机磷农药的毒性。

【基因智慧】清除农药残留这种“酶”功不可没

  研究发现,有机磷通常含有三个磷酯键,如果其中的一个磷酯键被水解,将大大降低其毒性,因此,破坏有机磷的磷酯键成为降低有机磷农药毒性行之有效的方法。

  如何才能破坏有机磷的磷酯键呢?

  早在20世纪7 0年代,研究发现有些土壤微生物对农药具有降解作用,这些微生物能分泌一种水解磷酸酯键的酶,也就是有机磷农药降解酶。

  有机磷降解酶,又称磷酸三酯酶,可破坏有机磷的磷酯键而使其脱毒。并且,由于有机磷农药分子都有类似的结构,因此,一种有机磷降解酶往往可以降解多种有机磷农药。

  显而易见,掌握有机磷降解酶就能够有效消除农药残留。

【基因智慧】清除农药残留这种“酶”功不可没

  然而,原始天然菌株中有机磷降解酶含量太低,难以大量生产且生产成本高昂。于是,研究高效率低成本生产有机磷降解酶的方法成为了研究人员的新目标。

  达到这一目标,基因智造发挥了重要作用!

  研究人员首先从有机磷农药污染的土壤中筛选到了一株对有机磷农药具有广谱降解特性的假产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)。随后,从该菌株中克隆得到了编码有机磷降解酶(OPHC2)的基因ophc2,并将其在毕赤酵母中进行重新构建和表达,利用细胞工厂生产有机磷降解酶,实现了有机磷降解酶的高效表达与大量生产,该表达系统高效多产,简化了酶的后加工工艺,降低了生产成本。

【基因智慧】清除农药残留这种“酶”功不可没

  目前,这一研究成果已经成功应用到危险化学品专业洗消、修复污染水体和土壤等方面,在去除果蔬表面农药残留方面,更是成为人们餐桌上的最后一道防线。

  人们也利用基因智造的成果,打赢了清除农药残留的食品健康保卫战。

  监制:战钊 孙国庆

  科学主编:王友华

  科学顾问:伍宁丰 田健

  文字撰稿:赵金彤

  策划:张佳兴 金赫

  审核校对:田健

  联合出品:中国农业生物技术学会  光明网

[ 责编:赵清建 ]
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