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天然植物源驱虫剂生物合成平台

单位名称:广州科研新技术新产品展销中心 联系人:罗丹 联系方式:020-81300187 邮箱:cnesc@126.com 地址:丹麦
所属地域
广东省
专业领域
生物技术和新医药
专利状态
已申请专利
成果权属
本人
项目阶段
研制阶段
合作方式
股权投资
合作方拟投入资金
≤100万元

详细介绍

昆虫对我国农作物生产非常具有破坏性,其中十字花科蔬菜(包括大白菜、萝卜、花椰菜、卷心菜等等)在生长中长期遭受虫害,使用化学合成的传统农药进行防治,是当前最常使用的一种控制害虫的方法,同时也是对蔬菜污染最为严重的一种方法。多年以来,由农药残留导致消费者食用后出现中毒反应的案例屡见不鲜。此外,传统化学农药多含在自然条件下降解周期长,对土地和水源等自然环境将造成长久的污染。因此,研发有效、低毒性、环保且成本低廉的新型驱虫剂是解决我国蔬菜生产和食品安全问题的当务之急。大量研究所数据表明,植物本身在数百万年进化过程中,为了自身种群繁衍发展出了针对昆虫摄食的专门防御机制——天然抗虫化合物。本项目研究人员发现,在欧洲一种山芥亚种(Barbarea vulgaris)中,存在一系列可引发小菜蛾(Plutella xylostella)黄曲条跳甲(Phyllotreta nemorum)等十字花科主要害虫产生拒食现象的生物活性物质。与常见的神经毒性杀虫剂不同的是,山芥皂苷皂苷具有驱避/威慑活性,通过破坏害虫幼虫的消化道上皮细胞膜,从而引发其拒食现象。本团队研究人员通过分析有抗虫性和无抗虫性的两个欧洲山芥亚种的的代谢组和基因组,首次解码了其中的抗虫活性物质——山芥皂苷(hederagenin cellobioside)的生物合成途径基因。在此基础上,我们通过对已鉴定的山芥皂苷生物合成基因进行代谢工程途径重建,成功地在烟草模型植物和酿酒酵母中生产了山芥皂苷。并使用体外酶促反应和昆虫饲养试验,评估了所产生的皂苷的生物学功能,进一步深入了解了山芥皂苷的结构—活性关系以及昆虫防御机制。本项目旨在通过合成生物学与代谢工程手段,以可持续发展的酵母细胞工厂平台来实现此类天然植物源驱虫物质的生产,从而提供可替代现有农业化学品的新型生物驱虫产品和相关技术咨询服务。