ग्लाइफोसेट के पादप क्षरण के आणविक तंत्र का पता चला

700,000 टन से अधिक के वार्षिक उत्पादन के साथ, ग्लाइफोसेट दुनिया में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला और सबसे बड़ा शाकनाशी है।खरपतवार प्रतिरोध और ग्लाइफोसेट के दुरुपयोग के कारण पारिस्थितिक पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य के लिए संभावित खतरों ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है। 

29 मई को, हुबेई विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज और प्रांतीय और मंत्रिस्तरीय विभागों द्वारा संयुक्त रूप से स्थापित बायोकैटलिसिस और एंजाइम इंजीनियरिंग की राज्य कुंजी प्रयोगशाला के प्रोफेसर गुओ रुइटिंग की टीम ने जर्नल ऑफ हैज़र्डस मैटेरियल्स में नवीनतम शोध पत्र प्रकाशित किया, जिसमें विश्लेषण किया गया। बरनी घास का पहला विश्लेषण।(धान की एक घातक खरपतवार)-व्युत्पन्न एल्डो-कीटो रिडक्टेस AKR4C16 और AKR4C17 ग्लाइफोसेट क्षरण की प्रतिक्रिया तंत्र को उत्प्रेरित करते हैं, और आणविक संशोधन के माध्यम से AKR4C17 द्वारा ग्लाइफोसेट की क्षरण दक्षता में काफी सुधार करते हैं।

ग्लाइफोसेट प्रतिरोध बढ़ रहा है।

1970 के दशक में अपनी शुरुआत के बाद से, ग्लाइफोसेट दुनिया भर में लोकप्रिय रहा है, और धीरे-धीरे सबसे सस्ता, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला और सबसे अधिक उत्पादक ब्रॉड-स्पेक्ट्रम शाकनाशी बन गया है।यह विशेष रूप से पौधों के विकास और चयापचय में शामिल एक प्रमुख एंजाइम, 5-एनोलपाइरुविलशिकिमेट-3-फॉस्फेट सिंथेज़ (ईपीएसपीएस) को रोककर, खरपतवारों सहित पौधों में चयापचय संबंधी विकारों का कारण बनता है।और मौत.

इसलिए, ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी ट्रांसजेनिक फसलों का प्रजनन और खेत में ग्लाइफोसेट का उपयोग आधुनिक कृषि में खरपतवारों को नियंत्रित करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है। 

हालाँकि, ग्लाइफोसेट के व्यापक उपयोग और दुरुपयोग के साथ, दर्जनों खरपतवार धीरे-धीरे विकसित हुए हैं और उच्च ग्लाइफोसेट सहनशीलता विकसित की है।

इसके अलावा, ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें ग्लाइफोसेट को विघटित नहीं कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप फसलों में ग्लाइफोसेट का संचय और स्थानांतरण होता है, जो आसानी से खाद्य श्रृंखला के माध्यम से फैल सकता है और मानव स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकता है। 

इसलिए, ऐसे जीन की खोज करना अत्यावश्यक है जो ग्लाइफोसेट को ख़राब कर सकते हैं, ताकि कम ग्लाइफोसेट अवशेषों के साथ उच्च ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी ट्रांसजेनिक फसलों की खेती की जा सके।

पौधों से प्राप्त ग्लाइफोसेट-अपघटित एंजाइमों की क्रिस्टल संरचना और उत्प्रेरक प्रतिक्रिया तंत्र को हल करना

2019 में, चीनी और ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान टीमों ने पहली बार ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी बार्नयार्ड घास से दो ग्लाइफोसेट-डिग्रेडिंग एल्डो-कीटो रिडक्टेस, AKR4C16 और AKR4C17 की पहचान की।वे ग्लाइफोसेट को नॉनटॉक्सिक एमिनोमिथाइलफोस्फोनिक एसिड और ग्लाइऑक्सिलिक एसिड में बदलने के लिए सहकारक के रूप में एनएडीपी+ का उपयोग कर सकते हैं।

AKR4C16 और AKR4C17 पौधों के प्राकृतिक विकास द्वारा उत्पादित पहली बार रिपोर्ट किए गए ग्लाइफोसेट-डिग्रेडिंग एंजाइम हैं।ग्लाइफोसेट के क्षरण के आणविक तंत्र का और अधिक पता लगाने के लिए, गुओ रुइटिंग की टीम ने इन दो एंजाइमों और सहकारक उच्च के बीच संबंधों का विश्लेषण करने के लिए एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी का उपयोग किया।रिज़ॉल्यूशन की जटिल संरचना ने ग्लाइफोसेट, NADP+ और AKR4C17 के टर्नरी कॉम्प्लेक्स के बाइंडिंग मोड का खुलासा किया, और AKR4C16 और AKR4C17-मध्यस्थता ग्लाइफोसेट गिरावट के उत्प्रेरक प्रतिक्रिया तंत्र का प्रस्ताव दिया।

AKR4C17/NADP+/ग्लाइफोसेट कॉम्प्लेक्स की संरचना और ग्लाइफोसेट क्षरण की प्रतिक्रिया तंत्र।

आणविक संशोधन से ग्लाइफोसेट की क्षरण क्षमता में सुधार होता है।

AKR4C17/NADP+/ग्लाइफोसेट का बढ़िया त्रि-आयामी संरचनात्मक मॉडल प्राप्त करने के बाद, प्रोफेसर गुओ रुइटिंग की टीम ने एंजाइम संरचना विश्लेषण और तर्कसंगत डिजाइन के माध्यम से ग्लाइफोसेट की गिरावट दक्षता में 70% वृद्धि के साथ एक उत्परिवर्ती प्रोटीन AKR4C17F291D प्राप्त किया।

AKR4C17 म्यूटेंट की ग्लाइफोसेट-डिग्रेडिंग गतिविधि का विश्लेषण।

"हमारे काम से ग्लाइफोसेट के क्षरण को उत्प्रेरित करने वाले AKR4C16 और AKR4C17 के आणविक तंत्र का पता चलता है, जो ग्लाइफोसेट की क्षरण दक्षता में सुधार करने के लिए AKR4C16 और AKR4C17 के आगे संशोधन के लिए एक महत्वपूर्ण आधार रखता है।"पेपर के संवाददाता लेखक, हुबेई विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर दाई लोंगहाई ने कहा कि उन्होंने बेहतर ग्लाइफोसेट गिरावट दक्षता के साथ एक उत्परिवर्ती प्रोटीन AKR4C17F291D का निर्माण किया, जो कम ग्लाइफोसेट अवशेषों के साथ उच्च ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी ट्रांसजेनिक फसलों की खेती करने और माइक्रोबियल इंजीनियरिंग बैक्टीरिया का उपयोग करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण प्रदान करता है। पर्यावरण में ग्लाइफोसेट को ख़राब करना।

बताया गया है कि गुओ रुइटिंग की टीम लंबे समय से पर्यावरण में विषाक्त और हानिकारक पदार्थों के बायोडिग्रेडेशन एंजाइम, टेरपेनॉइड सिंथेस और दवा लक्ष्य प्रोटीन की संरचना विश्लेषण और तंत्र चर्चा पर शोध में लगी हुई है।टीम में ली हाओ, सहयोगी शोधकर्ता यांग यू और व्याख्याता हू युमेई पेपर के सह-प्रथम लेखक हैं, और गुओ रुइटिंग और दाई लोंगहाई सह-संबंधित लेखक हैं।