พืชแต่งพันธุ์ต้านทานสารกำจัดวัชพืช Herbicide Tolerant Plant HTP พืชแต่งพันธุ์กลุ่มแรกที่มีการพัฒนา เป้าหมายหลักเพื่อผู้ผลิต Roundup ready crops: เป็นที่รู้จักทั่วไป พัฒนาโดยมอนซานโต ต้านทานไกลโฟเสท Roundup-resistance gene: selectable marker Transgenic crops, and biotechnology in general, have tremendous potential to benefit producers, processors and consumers. The examples used here are mostly limited to those that aid the producer who grows the crop. As advances in biotechnology are made it is important to learn and understand the technology to avoid confusion and misinformation that could prevent the potential benefits of the technology from being realized

ปัญหาจากวัชพืช การควบคุมวัชพืช แย่งอาหารในดิน จำกัดความสามารถในการสังเคราะห์แสง ปัญหาต่อการตั้งตัวของต้นพืชปลูก แหล่งสะสมเชื้อโรค การควบคุมวัชพืช ไถพรวน พลาสติก เศษไม้ คลุมดิน สารเคมี

คุณสมบัติของสารกำจัดวัชพืช แทรกแซงกระบวนการทางชีวเคมีของพืช การสังเคราะห์กรดอะมิโน การสังเคราะห์ไขมัน การสังเคราะห์แสง การแบ่งเซลล์ การสร้างเม็ดสี

การทำงานของสารกำจัดวัชพืช พืชดูดซึมผ่านคิวติเคิล เข้าสู่เซลล์ ออกฤทธิ์เฉพาะที่หรือลำเลียงไปทั้งต้นพืช สารคงสภาพในรูปออกฤทธิ์ได้ ทำงานที่เซลล์เป้าหมาย

การต้านทานสารกำจัดวัชพืช สารกำจัดวัชพืชไม่ถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ การออกฤทธิ์ไม่กระจายทั้งต้น เปลี่ยนรูปไปในสภาพที่ไม่ออกฤทธิ์ กลไกเป้าหมายไม่ถูกยับยั้ง

ความนิยมในการใช้สารเคมี สะดวก มีประสิทธิภาพ ไม่เปลืองแรงงาน ราคาเหมาะสมในระดับที่จ่ายได้ ข้อกังวลต่อการใช้สารเคมี ผลกระทบต่อกลุ่มที่ไม่ใช่เป้าหมาย ผลตกค้างในสิ่งแวดล้อม

Roundup สารกำจัดวัชพืชที่มีการใช้แพร่หลาย ดูดซึม และ ออกฤทธิ์ทั้งต้น ปลอดภัยต่อมนุษย์ และ สิ่งแวดล้อม สารออกฤทธิ์ คือ ไกลโฟเสท ยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์ 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase EPSPS

EPSPS enzyme Shikimate pathway เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดอะมิโนกลุ่มอะโรมาติก Phe, Tyr และ Tryp (องค์ประกอบของโปรตีน ลิกนิน และอื่นๆ มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตและทำหน้าที่ของพืช เอนไซม์ถูกยับยั้ง สร้างกรดอะมิโนไม่ได้ พืชตาย

พืชที่ได้รับไกลโฟเสท

การพัฒนาพืชต้านทานไกลโฟเสท คัดเลือกพืชต้านทานโดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ดัดแปลงให้พืชสร้างเอนไซม์ EPSPS เพิ่มขึ้น โดยใช้ strong promoter ถ่ายย้ายยีนต้านทานไกลโฟเสทจากสิ่งมีชีวิตอื่น

Strong promoter:EPSPS gene Agrobacterium-mediated transformation

การพัฒนาพืชต้านทานไกลโฟเสท การถ่ายย้ายยีนจากแบคทีเรีย Agrobacterium CP4 เอนไซม์ EPSPS อีกรูปแบบหนึ่ง CP4-EPSPS ไม่ถูกยับยั้งโดยไกลโฟเสท การเปลี่ยนลำดับเบสในยีน 1 ตำแหน่ง เปลี่ยนเบสจาก C เป็น G กรดอะมิโนจาก Gly เป็น Ala ไกลโฟเสทไม่สามารถจับกับเอนไซม์ได้ A bacteria was discovered that contained an alternate form of the EPSPS enzyme, called CP4-EPSPS, that is not inhibited by glyphosate, the active ingredient in Roundup. The difference between the two genes that code for the enzyme are slight. A single point mutation in the gene switched the nucleotide guanine for cytosine, which causes the amino acid alanine to be substituted for glycine and prevents glyphosate from binding the enzyme, allowing the Shikimate pathway to function normally (Figure 4). The gene from the bacteria that codes for the CP4 form of EPSPS was modified by adding a promoter that is recognized by plants. This modified gene was inserted into soybean to create the Roundup Ready soybean. Since the soybean contains the CP4-EPSPS enzyme, which is not inhibited by glyphosate, the modified "Roundup Ready" soybean will not be killed by Roundup.

การคัดเลือก Primary transformant ด้วย GUS selectable marker (เซลล์ที่มีสีฟ้า)

พืชต้านทานสารกำจัดวัชพืชอื่นๆ Phosphinothricin ยับยั้งเอนไซม์ glutamine synthetase ทำให้ แอมโมเนียสะสมในระดับที่เป็นพิษ Streptomyces hygroscopicus สร้างเอนไซม์ acetyl transferase ยับยั้ง PPT ด้วยกระบวนการ acetylation นำกระบวนการนี้มาประยุกต์ใช้ในพืช

กลยุทธ์การสร้าง HTP - ทราบกลไกการทำงานของสารกำจัดวัชพืช - ดัดแปลงพันธุกรรมพืชให้ต้านทานหรือ ลดความสามารถของสารกำจัดวัชพืช - สร้างเอนไซม์เป้าหมายของสารฯ ในปริมาณมากเกินพอ - ดัดแปลงไม่ให้เอนไซม์เป้าหมายทำปฏิกิริยากับสารฯ - สร้างเอนไซม์ที่ทำให้สารฯไม่ออกฤทธิ์

พืชที่มีการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานสารกำจัดวัชพืช Herbicide HTP glyphosate corn, cotton, lettuce, tomato, soybean, canola glufosinate alfalfa, melon, peanut, tomato, rice triazine canola bromoxynyl cotton, potato, tobacco 2,4-D potato, sweetgum, cotton

ความขัดแย้งที่มีต่อพืชต้านทานสารกำจัดวัชพืช เพิ่มปริมาณพื้นที่ปลูกที่มีการใช้สารเคมี ลดความระมัดระวังในการใช้สารเคมี สารเคมีปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม HTP กลายเป็นวัชพืชที่กำจัดยาก การถ่ายย้ายยีนต้านทานสู่วัชพืช ละเลยวิธีทางเลือกในการกำจัดวัชพืช ลดความหลากหลายทางชีวภาพ