轉(zhuǎn)基因水稻和馬鈴薯植株表達(dá)人類(lèi)細(xì)胞色素P450

轉(zhuǎn)基因水稻和馬鈴薯植株表達(dá)人類(lèi)細(xì)胞色素P450通過(guò)對(duì)除草劑解毒作用顯示交叉耐藥性YasunobuOhkawaandHideoOhkawa1植物生物技術(shù)系農(nóng)業(yè)生物資源研究所日本筑波305-86021農(nóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)神戶大學(xué)日本神戶657-8501［摘要］轉(zhuǎn)基因植物可以表達(dá)不同種類(lèi)的解毒酶，例如取自哺乳動(dòng)物的細(xì)胞色素P450S單加氧酶，它們是通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化而得。這類(lèi)轉(zhuǎn)基因植物對(duì)外源化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生一系列化學(xué)變化，包括對(duì)除草劑產(chǎn)生耐藥性。因?yàn)檫@類(lèi)酶具有廣泛的底物特異性，所以盡管它們有著不同的作用機(jī)制和化學(xué)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)基因植物對(duì)許多種除草劑仍然產(chǎn)生了交叉耐藥性。有耐藥性的植物可被用于除草劑的輪作制，以避免或者延遲雜草向?qū)Τ輨┊a(chǎn)生耐藥性進(jìn)化。這種轉(zhuǎn)基因植物也有望被用于降低農(nóng)藥對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響。［關(guān)鍵詞］細(xì)胞色素P450，解毒，抗除草劑，轉(zhuǎn)基因植物，植物修復(fù)，雜草管理引言近年來(lái)，越來(lái)越多公司商業(yè)化培育種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物。目前世界上培育的主要的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物是大豆和玉米，其原理是攜帶了5-烯醇丙酮莽草酸-3磷酸(EPSP)合酶基因或者細(xì)菌膦乙酰轉(zhuǎn)移酶(PAT)基因(James2000,Ohkawaetal.1999)。盡管適當(dāng)使用除草劑使得雜草的管理更加容易，但是重復(fù)的使用除草劑往往會(huì)誘導(dǎo)雜草對(duì)除草劑的耐藥性迅速發(fā)展(Benbrook1999)。其中一種延遲該抗性性進(jìn)化的策略是交替使用除草劑，這種方法在許多年前已經(jīng)被作為最有效的方法提出(Putwain1990)。細(xì)胞色素P450(或CYP)酶包含在植物的除草劑代謝機(jī)制中，P450聯(lián)合NADPH-細(xì)胞色素P450氧化還原酶(還原酶)以及某些除草劑發(fā)生脂溶性化合物催化氧化反應(yīng)(圖1)。這些各種細(xì)胞色素P450在除草劑的選擇耐藥性中有著重要的作用(Werck-Reichhartetal.2000)。然而，因?yàn)樵谝粋€(gè)龐大的基因家族中鑒定各種細(xì)胞色素P450的功能很困難，比如說(shuō)，擬南芥就有將近300多種P450(Ohkawaetal.1999)，所以這些P450的分子信息很有限。另一方面，哺乳動(dòng)物肝臟微粒中的P450種類(lèi)分子機(jī)制作為藥物代謝酶已經(jīng)被研究的很深。這些P45參與氧化代謝異源物質(zhì)包括除草劑，由于哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素P450中有一種顯示高效的除草劑代謝活性和廣泛的底物特異性(Ohkawaetal.1999)，我們才生產(chǎn)出能表達(dá)哺乳動(dòng)物的細(xì)胞色素P450的馬鈴薯和水稻品種。P450NADP+P4E0ePRPFMNeP450P45OMUfiH4-0Srqotqfl=tCf&QQQOfljQftpL㈡口口P450NADP+P4E0ePRPFMNeP450P45OMUfiH4-0Srqotqfl=tCf&QQQOfljQftpL㈡口口QgiQCip口appnpaQpQQPQQQPQ/QSQgQ'P斗￡0還原酶NADFHROH+H20圖1 植物微粒體中細(xì)胞色素P450單加氧酶(Ohkawaetal1998)圖經(jīng)過(guò)稍許翻譯處理轉(zhuǎn)基因馬鈴薯表達(dá)產(chǎn)生出人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶并使得對(duì)除草劑產(chǎn)生耐藥性CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C18、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1與CYP3A4這11種細(xì)胞肝臟中的細(xì)胞色素P450已經(jīng)被報(bào)道，90%以上的藥物P450依賴性代謝機(jī)制中有它們的存在。我們檢測(cè)了重組酵母菌株的微粒體表達(dá)的11種P450,發(fā)現(xiàn)50次除草劑測(cè)試中有27次代謝反應(yīng)中其主要代謝物質(zhì)為CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C18、CYP2C19、CYP2D6以及CYP3A4。一種除草劑由不同種和亞種細(xì)胞色素P450代謝，而每種細(xì)胞色素P450可以對(duì)不同類(lèi)別的除草劑發(fā)生代謝反應(yīng)(Inuietal.2001)。根據(jù)上述結(jié)果，屬于不同種類(lèi)和亞種的3種主要細(xì)胞色素P450，如CYP1A1、CYP2B6和CYP2C19被選擇并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)方法導(dǎo)入馬鈴薯植株中(Solanumtuberosumcv.MayQueen)。插入人類(lèi)CYP1A1、CYP2B6和CYP2C19cDNA的表達(dá)質(zhì)粒pUHA1、pUHB6和pUHC19中，并分別導(dǎo)入質(zhì)粒pUTR121H中。來(lái)自pBI121的質(zhì)粒pIKBAC也是因?yàn)槿齻€(gè)表達(dá)單元的插入而共表達(dá)出CYP1A1，CYP2B6和CYP2C19三種色素(圖2)。

HE1CYP1A11CYP2B6pIKEACCYP2C19LBWHE1CYP1A11CYP2B6pIKEACCYP2C19LBWpUHA1PUHB6PUHC19圖2表達(dá)出人類(lèi)CYP的構(gòu)建質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)（Inuietal2000）經(jīng)過(guò)了卡那霉素抗性選擇、PCR分析、7-乙氧基香豆-O-脫甲基法分析（CYP1A1活性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定）以及免疫印記共四種聯(lián)合分析，在轉(zhuǎn)基因植物基因組中相應(yīng)基因的存在以及它們的表達(dá)已經(jīng)被Southern、Northern和Western免疫印記雜交分析證實(shí)。四種轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株S1965、S1972、S1974和T1977表達(dá)出CYP1A1和CYP2B6，CYP2C19，并且這三種細(xì)胞色素最終被分別篩選出來(lái)。噴灑除草劑到種植轉(zhuǎn)基因植物的花盆里后的8到15天，對(duì)除草劑有耐藥性的轉(zhuǎn)基因土豆被做出檢測(cè)。T1977植物對(duì)光合作用抑制除草劑如阿特拉津除草劑（AT）、綠麥隆除草劑（CT）和甲基苯噻隆除草劑（MT）顯示耐藥性。比較來(lái)說(shuō)，沒(méi)有轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯植株，如“MayQueen—五月皇后”植株就很容易被除草劑殺死（圖3）。盡管T1965號(hào)植株也對(duì)綠麥隆除草劑（CT）和甲基苯噻隆除草劑（MT）產(chǎn)生耐藥性，S1974植株對(duì)阿特拉津除草劑（AT）有輕微的耐藥性，S1972植株很容易受到這些除草劑的影響。但是轉(zhuǎn)基因植株T1977、S1972、S1974對(duì)蛋白質(zhì)合成抑制除草劑如乙酰氯除草劑（AC）、異丙甲草胺殺蟲(chóng)劑（MC）都產(chǎn)生耐藥性。然而，“MayQueen”植株以及S1965植株容易受到除草劑的影響引起頂芽枯萎或者是根本就不發(fā)芽。此外，T1977和S1965對(duì)抑制類(lèi)胡蘿卜素的生物合成除草劑如噠草伏除草劑（NR）有高度耐藥性，但是“MayQueen”植株以及其他的轉(zhuǎn)基因植株的心尖部位完全變白。盡管“MayQueen”植株以及其他的轉(zhuǎn)基因植株易受到感染并且根伸長(zhǎng)生長(zhǎng)遲緩，但是轉(zhuǎn)基因植株T1977被脂類(lèi)生物合成抑制除草劑處理如piributicarb（PC）（—種除草劑名字，未找到翻譯中文名稱）后，植株仍根伸長(zhǎng)并正常生長(zhǎng)。

圖3T1977植株對(duì)許多不同機(jī)制、不同結(jié)構(gòu)的除草劑進(jìn)行耐藥性測(cè)試依據(jù)這些結(jié)果,T1977表達(dá)了三種人類(lèi)細(xì)胞色素P45O：CYP1A1和CYP2B6和CYP2C19,并高度體現(xiàn)了對(duì)不同反應(yīng)機(jī)制和化學(xué)結(jié)構(gòu)的除草劑的交叉耐藥性。S1965轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株僅僅只表達(dá)了一種P450細(xì)胞色素CYP1A1，這種細(xì)胞色素對(duì)1,3,5三嗪除草劑MT、苯基脲除草劑CT、噠嗪酮除草劑NR有耐藥性。S1972表達(dá)出的CYP2B6以及S1974表達(dá)出的CYP2C19也分別對(duì)乙酰氯苯胺除草劑AC和MC，AT、AC、和MC除草劑有耐藥性。在T1977中，這三種P450被認(rèn)為相互聯(lián)合使得對(duì)PC除草劑產(chǎn)生耐藥性，如果轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株中僅表達(dá)出一種P450，這種PC除草劑將抑制根部的伸長(zhǎng)和生長(zhǎng),S1965,S1972和S1974也一樣(Inuietal.2000)。含有人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株中除草劑的代謝機(jī)制取自重組酵母菌株的微粒體表達(dá)的CYP1A1代謝反應(yīng)AT除草劑(Inuietal.2001),這種表達(dá)出CYP1A1的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯對(duì)AT除草劑產(chǎn)生耐藥性。在CYP1A1馬鈴薯植株中的AT除草劑的代謝機(jī)制之后通過(guò)薄層色譜(TLC)分析，發(fā)現(xiàn)用14C標(biāo)記的AT除草劑加入營(yíng)養(yǎng)液后迅速的被帶入植株中，從植物中提取的14C的標(biāo)記的代謝產(chǎn)物通過(guò)薄層色譜(TLC)分析后，四種代謝成分被發(fā)現(xiàn)，其中兩種被鑒定為DI和DIDE代謝產(chǎn)物。然而以前的研究發(fā)現(xiàn)在抗AT除草劑的小麥中的DE(Lamoureuxetal.1973)既沒(méi)有在這些轉(zhuǎn)基因植物也沒(méi)有在未轉(zhuǎn)基因植物中發(fā)現(xiàn)。培養(yǎng)8天后，無(wú)毒的DIDE在CYP1A1馬鈴薯植株中的量是未轉(zhuǎn)基因植株的五倍(表1)。薄層分析起始處顯示未知的化合物(UK2)的數(shù)量顯示在CYP1A1馬鈴薯植株中比在未轉(zhuǎn)基因植株中高。AT/代謝物代謝物產(chǎn)量(頃肛/植物陽(yáng)天)未轉(zhuǎn)基因MayQuE相植株 CYP1A1轉(zhuǎn)基因馬鈴■薯植株AT3.0+1.32.6+0.9□1O.B+0.41.1+0.2UK10.6±0.10.S+0.2□IDE0.2±0.110+0.3UK2O.B±0.312+0.3表1轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株中14C標(biāo)記的阿特拉津除草劑的代謝機(jī)制(Inuietal1999)UK1：未知代謝物1 UK2:未知代謝物2從這些數(shù)據(jù)中得出，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯表達(dá)的CYP1A1被發(fā)現(xiàn)可以代謝AT除草劑，且代謝反應(yīng)的量比在未轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株中更多，它主要是通過(guò)N-DI和N-DIDE產(chǎn)出無(wú)毒的代謝產(chǎn)物。在高粱中發(fā)現(xiàn)，抗AT除草劑的植物主要的代謝途徑是谷胱甘肽(GSH)結(jié)合(Lamoureuxetal.1973)。N-DI也曾研究發(fā)現(xiàn)其與谷胱甘肽結(jié)合作用比與1,3,5-三嗪對(duì)耐藥性影響強(qiáng)。然而，DIDE代謝物的積累，似乎對(duì)于轉(zhuǎn)基因CYP1A1馬鈴薯植株對(duì)AT除草劑產(chǎn)生耐藥性有著重要作用，因?yàn)樗赡苁峭ㄟ^(guò)先DI后DE途徑代謝AT除草劑產(chǎn)生DIDE，其DIDE產(chǎn)量是未轉(zhuǎn)基因植株的5倍，如圖4。因此，高耐藥性的CYP1A1馬鈴薯植株可能對(duì)CYP1A1馬鈴薯植株形成DIDE代謝物有著絕對(duì)的影響。

N小麥NHN:H.NHJC.H.HN轉(zhuǎn)基因馬鐵蓉植株匚屮曲、"NHzDI部分有垂NHCHCCH^AT-GSH【高粱N小麥NHN:H.NHJC.H.HN轉(zhuǎn)基因馬鐵蓉植株匚屮曲、"NHzDI部分有垂NHCHCCH^AT-GSH【高粱ClM/k^N阿特拉津 7DIDE無(wú)垂TransgenicpotatokNHCH^CH3I2DE部分有垂圖4在高等植物中的阿特拉津除早劑的王要代謝途徑(Inuietal1999)轉(zhuǎn)基因水稻表達(dá)產(chǎn)生出人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶并使得對(duì)除草劑產(chǎn)生耐藥性五種主要的細(xì)胞色素P450種類(lèi)：CYP1A1、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C18和CYP2C19它們屬于不同的種類(lèi)或者亞種并被篩選和導(dǎo)入水稻植株中(OryzasativaL.var.Nipponbare)。P450表達(dá)質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)如圖5，這些質(zhì)粒如pIES1A1、pIJ2B6、pIJ2C9、pIES2C9、pIJ2C18、pIES2C18、pIJ2C19、pIES2C19由插入人類(lèi)P450cDNA的pIG121Hm構(gòu)建。轉(zhuǎn)基因水稻植物是通過(guò)PEG介導(dǎo)轉(zhuǎn)入或者是農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)入形成(Hieietal.1994)。經(jīng)過(guò)潮霉素的選擇,從再生水稻植株的葉子中提取的基因組DNA，經(jīng)過(guò)PCR和Southern印記雜交分析確定了P450cDNA的存在。轉(zhuǎn)基因水稻的R1種子被播撒到含有適量除草劑的土壤中，以篩選表達(dá)出P450細(xì)胞色素酶的植株。篩選出的轉(zhuǎn)基因水稻被命名為CYP1A1水稻、CYP2B6水稻等等。圖5人類(lèi)CYP重組構(gòu)建表達(dá)質(zhì)粒結(jié)構(gòu)（Hiroseetal1999）一般來(lái)說(shuō)，成熟的植株比發(fā)芽的種子和幼苗更有抗除草劑能力。CYP水稻植株曾栽培在含有適當(dāng)?shù)某輨┑腗S培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)測(cè)試以檢測(cè)其除草劑耐藥性。取自于純合子的CYP2B6水稻的R2種子被播撒進(jìn)含有六種除草劑的培養(yǎng)基中，這些除草劑已經(jīng)是被來(lái)自重組酵母植株的微粒體表達(dá)的CYP2B6體外代謝過(guò)。所有的種子顯示出對(duì)蛋白質(zhì)生物合成抑制除草劑如MC、AC和草不綠除草劑（AL）以及細(xì)胞分裂抑制除草劑如氟樂(lè)靈除草劑（TF）有高度的耐藥性。另一方面顯示，為轉(zhuǎn)基因的水稻既沒(méi)有在含有MC、AC或者是AL除草劑的培養(yǎng)基中發(fā)芽，也沒(méi)有在含有TF除草劑的培養(yǎng)基中發(fā)芽（圖6）。CYP2B6水稻也對(duì)蛋白質(zhì)生物合成抑制除草劑如苯噻草胺除草劑（MF）和光合作用抑制除草劑如氯草敏有輕微的耐藥性。表達(dá)出CYP2C19的轉(zhuǎn)基因種子R1被播撒在含有10中除草劑的培養(yǎng)基中，對(duì)其中5種除草劑有耐藥性，它們分別是CT、PM、NR、MF和PC（表2）。CYP1A1水稻對(duì)光合作用抑制除草劑CT和NR、細(xì)胞分裂抑制除草劑MF以及醋酸基輔酶A碳酸酵素抑制除草劑喹禾靈（QE）都有著耐藥性。CYP2C9水稻對(duì)支鏈氨基酸生物合成抑制除草劑如氯磺隆除草劑（CS）以及唑吡嘧磺隆除草劑（IS）有耐藥性。然而，CYP2C18水稻在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有顯示出對(duì)除草劑有明顯的耐藥性。

11CY甲氧垂草安印時(shí)乙草胺lilM氟樂(lè)靈1吐砧11CY甲氧垂草安印時(shí)乙草胺lilM氟樂(lè)靈1吐砧<￥P!hWNcvrjiijfl0J1M草不綠Z沖顯*w0口M 氯草敏300PM 苯噬草胺1.SUM圖6CYP2B6水稻對(duì)除草劑的耐藥性除草劑類(lèi)別 -CyP2B6CYP2C19酵母水稻酵母水稻光合作用抑制劑ChloridazonPyridazinone19+S+dilortoluron支璉氨基酸生物合成抑制劑Phenylurea+36++Pyriminobac-meihyl類(lèi)胡蘿卜素生物合成抑制劑Pyrimidinyloxybenzaic±86++Norfiu『呂工?n蛋白質(zhì)生物合成抑制劑Pyridazinone++83+++AcetochlorChHoroacetoanilide42+++15NDAlachlDrChlo『oacetcanilide18+++NDMetoHachlorCliloroscetoanilide17+++43+ThenylchlorChlo『omcmtoEnilideND+++ND+PretiilachlorChlo『oacetcanilideND+++ND+Butachloir細(xì)胞分裂抑制劑ChHoroacetoanilideNDNDMefenacetOxvacet日made6+25++Trifluralin脂類(lèi)生物合成抑制劑2,6-dinrtroaniliine5++NDPyributicarbThiocarbamate17++表2CYP2B6水稻和CYP2C19水稻對(duì)除草劑的耐藥性酵母一欄中的數(shù)字表示來(lái)自轉(zhuǎn)基因酵母的微粒體的代謝百分比；水稻一欄中的“+”表示對(duì)除草劑的耐藥性(Ohkawaetal.2000,Inuietal.2001)+++：生長(zhǎng)情況與在無(wú)除草劑培養(yǎng)基中培養(yǎng)一樣++：生長(zhǎng)情況優(yōu)于對(duì)照組（非轉(zhuǎn)基因）植株+：部分生長(zhǎng)情況優(yōu)于對(duì)照植株±： 部分生長(zhǎng)情況略微優(yōu)于對(duì)照植株-： 沒(méi)有生長(zhǎng)ND：不確定轉(zhuǎn)基因水稻植株表達(dá)的人類(lèi)細(xì)胞色素P450種類(lèi)對(duì)大部分的除草劑有耐藥性，相應(yīng)的在酵母微粒體外代謝中表達(dá)出細(xì)胞色素P450O然而在某些情況下，如CYP2C18水稻，這種轉(zhuǎn)基因水稻植株并沒(méi)有對(duì)除草劑顯示出耐藥性，這可能是因?yàn)槠潴w外表達(dá)出的P450酶的活性低的緣故。盡管有些例外，但是除草劑的催化實(shí)驗(yàn)中，取自重組酵母菌菌株的微粒體表達(dá)的細(xì)胞色素P450酶表明在轉(zhuǎn)基因水稻植株對(duì)相應(yīng)的除草劑可能有耐藥性。采用不同類(lèi)別的除草劑如乙酰氯苯胺除草劑MC、AC和AL；氧乙酰胺除草劑MF；2,6-二硝基苯胺除草劑TF；氯草敏除草劑和噠嗪酮除草劑NR；硫代氨基甲酸鹽除草劑PC；2-（4-芳氧苯氧）羧酸類(lèi)旋光性除草劑QE；硫酰脲除草劑IS進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果累死轉(zhuǎn)基因馬鈴薯一樣，轉(zhuǎn)基因水稻表達(dá)出的人類(lèi)細(xì)胞色素P450表達(dá)出對(duì)不同種類(lèi)、作用機(jī)制除草劑的耐藥性。含有人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶的轉(zhuǎn)基因水稻植株中除草劑的代謝機(jī)制采用14C標(biāo)記乙基丙草胺除草劑進(jìn)行TLC薄層分析法來(lái)探究CYP2B6水稻純合子R3的后代的代謝途徑。兩個(gè)14C標(biāo)記的代謝物：乙基丙草胺和可能的共軛化合物在TLC薄層分析起始階段被發(fā)現(xiàn)。乙基丙草胺主要在培養(yǎng)基中而不是在植株中被發(fā)現(xiàn)，而共軛化合物是在植株中發(fā)現(xiàn)。在幾天之內(nèi)，乙基丙草胺迅速被CYP2B6水稻代謝成為脫甲基形式，但是潛伏期后3天，20%以上的乙基丙草胺存在于沒(méi)有轉(zhuǎn)基因的日本晴（nipponbare）超級(jí)雜交稻中。乙基丙草胺在進(jìn)一步分解之前似乎是迅速分泌到培養(yǎng)基中（圖7）o

起始處起始處圖7乙基丙草胺和培養(yǎng)基中代謝物的相對(duì)數(shù)量變化植物中剩余的乙基丙草胺以及培養(yǎng)基中的乙基丙草胺經(jīng)過(guò)氣相色譜儀和質(zhì)譜儀分析，僅僅一部分乙基丙草胺在植物中被探測(cè)到，而大部分的乙基丙草胺存在于培養(yǎng)基中，乙基丙草胺的攝取被認(rèn)為很低。然而，CYP2B6水稻會(huì)降低本該增長(zhǎng)的乙基丙草胺的含量，并迅速分泌代謝物，培養(yǎng)基中的乙基丙草胺的含量增長(zhǎng)的很快。CYP2B6水稻植株中的乙基丙草胺的降解速度約為未轉(zhuǎn)基因日本晴(nipponbare)超級(jí)雜交稻的1.4倍。這些結(jié)果表明在體外促成的水稻CYP2B6的表達(dá)在除草劑等異型生物質(zhì)的途徑對(duì)催化化學(xué)化合物有著高效的活性與潛力。結(jié)論轉(zhuǎn)基因馬鈴薯和水稻植株表達(dá)的人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶能夠降解不同作用機(jī)制和化學(xué)結(jié)構(gòu)的除草劑。因?yàn)樗軌蚪舛镜脑颍D(zhuǎn)基因植物對(duì)于許多除草劑有著交叉耐藥性。盡管大部分農(nóng)作物僅對(duì)一種特殊的除草劑有耐藥性，但是有著人類(lèi)細(xì)胞色素P450酶轉(zhuǎn)基因植物卻顯示著交叉耐藥性并且預(yù)計(jì)可能輪流交替對(duì)不同除草劑產(chǎn)生耐藥性。轉(zhuǎn)基因植物以及不同的除草劑輪流組合將可以有助于防止雜草突變產(chǎn)生對(duì)除草劑的耐藥性。轉(zhuǎn)基因馬鈴薯和水稻植株在培養(yǎng)基中先吸收除草劑，然后分解它們。有些除草劑，例如西瑪津除草劑存在于土壤中并持續(xù)一段時(shí)間的有效作用。西瑪津是一種含有阿特拉津1,3,5三嗪除草劑，并被人類(lèi)CYP1A1酶降解。因此，轉(zhuǎn)基因CYP1A1馬鈴薯和水稻應(yīng)該能夠從土壤中除去殘留西瑪津以促進(jìn)其降解。這些轉(zhuǎn)基因植株表達(dá)的P450酶也預(yù)期可用于植物修復(fù)中發(fā)揮作用。參考文獻(xiàn)Benbrook,C.1999.EvidenceoftheMagnitudeandConsequencesoftheRoundupReadySoybeanYieldDragfromUniversity-BasedVarietalTrialsin1998.AgBioTechInfoNetTechnicalPaperNo.1.Ecologic.Inc.,Sandpoint,Idaho,U.S.A.().Funae,Y.,N.ObataandS.Kirigami.1998.MultiplefunctionofcytochromeP450.KanTanSui37:91.(InJapanese).Hiei,Y.,S.Ohta,T.KomariandT.Kumashiro.1994.Efficienttransformationofrice(OryzasativaL.)mediatedbyAgrobacteriumandsequenceanalysisoftheboundariesoftheT-DNA.PlantJour.6:271-282.Inui,H.,Y.Ueyama,N.Shiota,Y.OhkawaandH.Ohkawa.1999.Herbicidemetabolismandcross-toleranceintransgenicpotatoplantsexpressinghumanCYP1A1.PesticideBiochemistryandPhysiology64:33-46.Inui,H.,T.Kodama,Y.OhkawaandH.Ohkawa.2000.Herbicidemetabolismandcross-toleranceintransgenicpotatoplantsco-expressinghumanCYP1A1,CYP2B6andCYP2C19.PesticideBiochemistryandPhysiology66:116-129.Inui,H.,N.Shiota,Y.Motoi,Y.Ido,T.Inoue,T.Kodama,Y.OhkawaandH.Ohkawa.2001.MetabolismofherbicidesandotherchemicalsinhumancytochromeP450speciesandintransgenicpotatoplantsco-expressinghumanCYP1A1,CYP2B6andCYP2C19.Jour.PesticideScience26:28-40.James,C.2000.GlobalStatusofCommercializedTransgenicCrops:2000.ISAAABriefsNo.21:Preview.TheInternationalServicefortheAcquisitionofAgri-biotechApplications,Ithaca,NY,U.S.A.().Lamoureux,G.L.,E.Stafford,R.H.ShimabukuroandR.G.Zaylskie.1973.Atrazineme