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瑞德农科获得全球首例高抗草甘膦的非转基因小麦系列种质

发表时间:2025-11-24 19:35作者:Cui

草甘膦是全球试验最为广泛的广谱灭生性除草剂,其高效的除草特性与作物敏感性间的矛盾限制了其在农田的规范应用。尽管抗草甘膦的转基因小麦在上世纪末已研制成功,但小麦是主粮转基因尚未放开,利用非转基因的传统技术创制抗草甘膦小麦种质就显得更为迫切。可喜的是经过近6年的攻关,南通瑞德农业科技有限公司率先取得突破,获得了若干个抗性达到商业化要求的抗草甘膦小麦种质,目前已有2项发明专利(ZL202411506930.4ZL202510189240.9)获得国家知识产权局的授权。

1 已有研究结果的比较

技术途径技术核心抗性水平不足文献
转基因转化体333912×公众接受度低,商业化困难。Zhou HP et al, 2003(论文)
基因编辑EPSPS酶活性中心已知抗性位点(P106S1×~2×抗性与温度有关,大田抗性只能达到左右;存在一定的适合性代价,株高下降8-10%,抽穗延迟10 dChen TZ et al, 2025(论文)
基因编辑EPSPS酶活性中心已知抗性位点(168169172位点突变)无大田测试。盆栽试验表明施药28 d,野生型麦苗在30g ai/亩剂量下即表现为干枯死亡,但M4M7编辑苗在60 g ai/mu剂量下能正常生长,120 g ai/亩剂量下开始出现植株矮化现象,但后期可恢复生长。未说明青岛清原种子科学有限公司(2025专利
EMS诱变仅在GRL1突变体检测到一个氨基酸置换L239F0.38×未说明Aramrak A et al, 2018(论文)

EPSPS酶活性位点单点突变1×存在背景的不利突变,株高下降,产量降低。Moehs CP et al, 2021(论文)

EPSPS酶非活性位点多个单点突变4×可能存在一些背景的不利突变崔士友等, 2025(论文,专利)
远缘杂交4倍体黑麦草Penner为抗源,其EPSPS酶含有P106S突变0.5×连锁累赘D 彭纳等,2009(专利)


2 抗草甘膦小麦系列种质的优势

与已有的研究相比,南通瑞德农科通过EMS诱变技术创制的高抗草甘膦小麦系列种质具有如下几个方面的优势:

1)非转基因。根据联合国粮农组织的统计,小麦是全球35%人口的主粮;在我国水稻和小麦是两大主粮作物。全球各国对于主粮作物转基因的商业化种植大多持慎重的态度,瑞德农科所获得的抗草甘膦小麦种质均未EMS诱变小麦内源基因TaEPSPS而获得抗性的,只需通过品种审定即可获得商业化应用。

2)抗性水平高。农业农村部农药管理司关于常规育种耐除草剂作物用药登记管理中要求参照转基因作物4倍剂量施药方式,评价作物品种耐药性和除草剂对作物的安全性。公司对其中的3个抗性系(GR1GR19GR232024/2025年度田间药效试验表明,抗性系可耐4×草甘膦大田推荐剂量,且药剂对供试的种质系是安全的。

3)抗性机制有别于已有的研究成果。已有的研究表明,只有导入外源基因CP4 EPSPS的转基因小麦其抗性水平能够满足商业化应用的抗性要求,其它基于诱变、远缘杂交、基因编辑的研究所获得抗性材料,其抗性机制大多基于靶基因TaEPSPS活性位点(保守序列)的突变(如P106S),其抗性水平一般为0.5×~1×,均达不到商业化应用的抗性要求。南通瑞德农科获得的抗性突变体其抗性机制则为EPSPS蛋白酶非活性位点的多点共突变,这些突变体对草甘膦大多具有高抗性(≥4×)。

4)适合性代价低。不同剂量、不同生育期大田药效试验表明,随着草甘膦剂量的增加,小麦苗高和鲜重呈下降趋势,但多数未达显著水平,表明其对生长无显著不利影响。产量分析显示,经1×和2×剂量处理后,减产不显著,而4×和8×剂量处理后,分别显著减产3.04%和4.63%。不同生育期施药试验进一步表明,苗期至拔节期喷施2×剂量草甘膦对植株生长无显著影响,但孕穗期施药则导致株高、鲜重和籽粒产量显著下降,减产达6.48%。与野生型相比,抗性突变体在猪油膏、熟期方面没有显著的变化,产量在正常推荐使用剂量的范围内也未观察到明显的变化,仅在4×、8×推荐剂量和孕穗期施药时检测到显著而可接受的减产。

3 抗草甘膦小麦系列种质应用展望

现代农业中化除技术广泛应用取得了巨大的成功,但仍存在局限性:非选择性除草剂(如草甘膦)虽然效果好、成本低,但会杀死所有植物,无法在作物生长期间使用;选择性除草剂则存在杀草谱有限、可能对作物造成药害、长期使用导致杂草抗性增强等问题。抗除草剂技术可直击现有技术的痛点,抗除草剂作物可在作物整个生长期使用高效、广谱的除草剂,能够一次性解决多种杂草问题,极大简化了田间管理。

我们有理由相信,随着抗草甘膦小麦品种在生产中的推广应用,不仅仅是为了“让除草更方便”,而是将作为一根强有力的杠杆,撬动我国的农业生产方式从传统的劳动密集型向现代技术密集型的实质性转变,并深刻改变亿万农民的生活轨迹和身份认同,为保障国家粮食安全、实现农业现代化和乡村振兴奠定坚实的技术基础。


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