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    【昆明除草剂】除草剂革命

    来源:http://www.kmjcny.com/news/48.html   发布时间:2018-12-07

    草甘膦(glyphosate,俗称“农达”),一种高效广谱的除草剂,曾经是孟山都最骄傲的产品。起初,孟山都的生物技术部门看不起隔壁草甘膦销售部门,认为那不过是肮脏的化学物质,认为生物技术才是洁净的。但是,对于一个以盈利为命脉的公司而言,市场和利润永远在第一位。在20世纪80年代,草甘膦才是孟山都农业部部门最赚钱的产品,而生物技术伴随的是旷日持久的高投入,却鲜有实际利润产出。生物技术部门面临巨大的资金压力。于是孟山都的高管们突发奇想,如果能把草甘膦和作物绑定,找到耐受草甘膦的基因,就可以把草甘膦直接喷洒到植物上,然后将他们作为整体出售,将会大大拓宽市场(这个决策后来被认为是孟山都最成功的事例)。当时Mary-Dell Chilton受雇于一个瑞士一个公司的生物技术部门,同样也想到了转基因技术与除草剂的结合,不过在保守的欧洲老板看来,这样做是不道德的,会不得人心,于是作罢,然而孟山都却毫无所惧。因此,从一开始转基因技术研究的资金便来源于草甘膦抗性的研究。这也是为什么转基因作物一开始便是从抗除草剂开始。

    于是,整个80年代孟山都生物技术部门集中了全部的才智研究草甘膦抗性,但是抗草甘膦研究还是陷入泥潭。草甘膦破坏了植物的莽草酸途径,阻断了芳香族氨基酸的合成。实验室得到的突变体要么耐受不住高浓度的草甘膦,要么无法维持植物的正常生长。眼看计划就要流产,90年代初峰回路转,孟山都的化学废弃物部门在考察草甘膦工厂周边的水体污染的情况时,残留的草甘膦灭绝了周围水体所以对它敏感的生物,选择地留下了存活下来的种群,他们收集了许多淤泥样本,希望能找到分解草甘膦的细菌。正是在这堆淤泥样本里,他们找到了比在实验室里创造出来的任何一个抗性都要强得多的靶基因突变体。既可以耐受高强度的草甘膦攻击,而对植物生长影响不大。至此,孟山都拿到了潘多拉盒的钥匙——耐草甘膦的EPSP合成酶。

    与此同时,在遥远的大西洋彼岸,出现了与草甘膦竞争的另外一种除草剂双丙氨膦(Bialaphos)俗称Basta,隶属于霍斯特公司。这是一种完全不同于草甘膦的作用方式除草剂。科学家在研究非洲的一种链霉菌家族成员时发现,它的分泌物可以杀死附近所有的植物。随后发现是因为这些链霉菌分泌的Bialaphos能够阻止植物对氨的消化,最后导致氨在植物体内积累,最后中毒死亡。但是动物和人可以通过其他方法代谢多余的氨,因此对动物和人没有毒性。

    Basta抗性的研究比草甘膦顺利得多,Basta是来由细菌分泌出来的,为什么对自身却没有毒性?带着这个问题,科学家很快就在链霉菌的NDA片段里找到了对抗Basta的片段,称为bar基因。和抗草甘膦基因工作原理完全的不同,bar基因抵抗Basta是通过分解Basta,以达到解毒的目的。随后霍斯特和和植物遗传系统公司合作,成功将抗Basta的bar基因导入烟草,时间是1986年,这比孟山都发现耐草甘膦的EPSP合成酶早了将近4年。

    在随后的日子里这两个基因,两家巨头企业,每走一步都会爆发剧烈的冲突。但是最终Basta还是输给了草甘膦。因为草甘膦掌握在那些像盖茨比一样怀揣着典型美国梦,对技术和创新能力的过度自信的美国人手里;而Basta则是掌握在谨小慎微,甚至自我拆台的欧洲人手里。

    天下无草

    草甘膦从1974年开始商业化,仅仅过了十年,大自然便创造出来了抵抗这种超级除草剂的基因。沉浸在喜悦中的孟山都高管们当然不会在意这背后的意义,便急不可耐的投入商业生产。20世纪90年代初,孟山都的生物工程研究人员面对的要求是,公司最终得从生物技术的投资上获得回报,否则相关项目将被停止。很快抗草甘膦基因成功导入美国最有价值的农作物——大豆,玉米和棉花。

    以大豆为例,抗草甘膦大豆同草甘膦一起席卷了美国,从1996年推出抗草甘膦转基因大豆,到2009年抗草甘膦大豆已经占美国的大豆总面积的90%,而且草甘膦的销售伴随着大豆的扩张也是一路飙升,而同时期其他除草剂比例则是逐年下降(数据来源:USDA-NASS, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009a, 2009b)。

    可能会有人疑问,为什么美国的农民都会选择草甘膦。毕竟市场上还有很多高效的除草剂。土壤水肥以及杂草管理对农民来说是一个至关重要的问题,一直以来传统耕作是控制杂草的最有效的方式,通过深耕破坏杂草的生长周期以便控制来年杂草的数量,但是传统深耕会加大水肥的流失,而且会增加成本。除开化工厂和有毒废弃物堆积场,地球上对环境破坏最大的人类活动就是农业,对大多数地方来说,清理土地不啻于一年一度的生态灾难。于是在1985年,水土保持政策纳入食品安全法案,要求降低耕作力度,保持水土,至少30%的土壤表面要求覆盖作物的残留枝梗,促进能量循环利用。

    相较于其他除草剂,草甘膦的特性是非选择性地消灭所有绿色植物,而对动物,水质,土壤几乎没有实质性的副作用,而且易于降解。因此和传统品种相比,种植抗草甘膦转基因作物可以大大节约传统耕作耗费的成本,几乎不需要进行耕作,或者进行保持性耕作,便可以直接播种。(数据来源:Fernandez-Cornejo and McBride, 2002)。但是由于草甘膦效应周期短,农民通常加通过加大剂量或者提高频率来控制杂草的生长。于是在北美的转基因农田里,农民不需要人工小心翼翼地喷施除草剂,经常会看到低空呼啸而过的飞机洒下成吨的草甘膦,留下一片寸草不生的农田。这也许是无数农业的工作者梦寐以求的景象。

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