草甘膦年产量超70万吨，是全球应用最广、产量最大的除草剂。然而草甘膦滥用会产生杂草耐药性，并对生态环境和人类健康产生潜在威胁。日前，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室郭瑞庭教授团队首次解析了芒稗（一种恶性的稻田杂草）来源的醛酮还原酶AKR4C16和AKR4C17催化草甘膦降解的反应机制，并通过分子改造大幅提升了AKR4C17对草甘膦的降解效率。

日益严重的草甘膦耐药性

草甘膦自20世纪70年代问世以来，风靡全球，逐渐成为最廉价、应用最广、产量最大的广谱除草剂。它通过特异性抑制植物生长代谢过程中关键的5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶，从而引起包括杂草在内的植物代谢紊乱和死亡。

因此，培育抗草甘膦的转基因作物并搭配草甘膦的田间使用，是现代农业中控制杂草的一种重要方式。

然而，随着草甘膦的广为使用及滥用，数十种杂草逐渐进化并产生了较高的草甘膦耐受性。

另外，抗草甘膦的转基因作物并不能够分解草甘膦，导致草甘膦会在作物内积累和转运，易通过食物链传播危害人类健康。

因此，亟需挖掘可以降解草甘膦的基因，以培育低草甘膦残留的高抗草甘膦转基因作物。

分子改造提升对草甘膦的降解效率

2019年，中国和澳大利亚的研究团队首次从抗草甘膦的芒稗中，鉴定出2个降解草甘膦的醛酮还原酶AKR4C16和AKR4C17。它们可利用NADP+作为辅因子，将草甘膦降解为无毒的氨甲基膦酸和乙醛酸。

湖北大学副教授戴隆海说，构建草甘膦降解效率提升的突变体蛋白AKR4C17F291D，为培育低草甘膦残留的高抗草甘膦转基因作物，以及利用微生物工程菌降解环境中的草甘膦，提供了重要的参考。