ગ્લાયફોસેટના છોડના અધોગતિનું પરમાણુ મિકેનિઝમ જાહેર થયું

700,000 ટનથી વધુ વાર્ષિક ઉત્પાદન સાથે, ગ્લાયફોસેટ વિશ્વમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું અને સૌથી મોટું હર્બિસાઇડ છે. ગ્લાયફોસેટના દુરુપયોગને કારણે નીંદણ પ્રતિકાર અને પર્યાવરણીય પર્યાવરણ અને માનવ સ્વાસ્થ્ય માટે સંભવિત જોખમોએ ખૂબ ધ્યાન ખેંચ્યું છે. 

29 મેના રોજ, હુબેઈ યુનિવર્સિટીના સ્કૂલ ઓફ લાઇફ સાયન્સ અને પ્રાંતીય અને મંત્રી વિભાગો દ્વારા સંયુક્ત રીતે સ્થાપિત સ્ટેટ કી લેબોરેટરી ઓફ બાયોકેટાલિસિસ એન્ડ એન્ઝાઇમ એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર ગુઓ રુઇટિંગની ટીમે જર્નલ ઓફ હેઝાર્ડસ મટિરિયલ્સમાં નવીનતમ સંશોધન પત્ર પ્રકાશિત કર્યો, જેમાં બાર્નયાર્ડ ઘાસ (એક જીવલેણ ડાંગર નીંદણ) - મેળવેલા એલ્ડો-કેટો રીડક્ટેઝ AKR4C16 અને AKR4C17 ગ્લાયફોસેટ ડિગ્રેડેશનની પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, અને AKR4C17 દ્વારા મોલેક્યુલર ફેરફાર દ્વારા ગ્લાયફોસેટની ડિગ્રેડેશન કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરે છે.

ગ્લાયફોસેટ પ્રતિકાર વધતો જાય છે.

૧૯૭૦ ના દાયકામાં તેની રજૂઆત થઈ ત્યારથી, ગ્લાયફોસેટ સમગ્ર વિશ્વમાં લોકપ્રિય બન્યું છે, અને ધીમે ધીમે સૌથી સસ્તું, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું અને સૌથી વધુ ઉત્પાદક બ્રોડ-સ્પેક્ટ્રમ હર્બિસાઇડ બની ગયું છે. તે છોડના વિકાસ અને ચયાપચયમાં સામેલ મુખ્ય એન્ઝાઇમ, 5-એનોલપાયરુવિલ્શિકિમેટ-3-ફોસ્ફેટ સિન્થેઝ (EPSPS) ને ખાસ કરીને અટકાવીને, નીંદણ સહિત છોડમાં મેટાબોલિક ડિસઓર્ડરનું કારણ બને છે. અને મૃત્યુ પણ થાય છે.

તેથી, ગ્લાયફોસેટ-પ્રતિરોધક ટ્રાન્સજેનિક પાકોનું સંવર્ધન કરવું અને ખેતરમાં ગ્લાયફોસેટનો ઉપયોગ કરવો એ આધુનિક કૃષિમાં નીંદણ નિયંત્રણનો એક મહત્વપૂર્ણ માર્ગ છે. 

જોકે, ગ્લાયફોસેટના વ્યાપક ઉપયોગ અને દુરુપયોગ સાથે, ડઝનબંધ નીંદણ ધીમે ધીમે વિકસિત થયા છે અને ઉચ્ચ ગ્લાયફોસેટ સહિષ્ણુતા વિકસાવી છે.

વધુમાં, ગ્લાયફોસેટ-પ્રતિરોધક આનુવંશિક રીતે સુધારેલા પાક ગ્લાયફોસેટનું વિઘટન કરી શકતા નથી, જેના પરિણામે પાકમાં ગ્લાયફોસેટનું સંચય અને સ્થાનાંતરણ થાય છે, જે સરળતાથી ખાદ્ય શૃંખલામાં ફેલાય છે અને માનવ સ્વાસ્થ્યને જોખમમાં મૂકે છે. 

તેથી, ગ્લાયફોસેટને ડિગ્રેડ કરી શકે તેવા જનીનો શોધવાનું તાત્કાલિક છે, જેથી ઓછા ગ્લાયફોસેટ અવશેષો સાથે ઉચ્ચ ગ્લાયફોસેટ-પ્રતિરોધક ટ્રાન્સજેનિક પાકોની ખેતી કરી શકાય.

છોડમાંથી મેળવેલા ગ્લાયફોસેટ-ડિગ્રેડિંગ ઉત્સેચકોની સ્ફટિક રચના અને ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનું નિરાકરણ

2019 માં, ચીની અને ઓસ્ટ્રેલિયન સંશોધન ટીમોએ ગ્લાયફોસેટ-પ્રતિરોધક બાર્નયાર્ડ ઘાસમાંથી પ્રથમ વખત બે ગ્લાયફોસેટ-ડિગ્રેઝિંગ એલ્ડો-કેટો રિડક્ટેઝ, AKR4C16 અને AKR4C17 ઓળખ્યા. તેઓ ગ્લાયફોસેટને બિન-ઝેરી એમિનોમિથાઇલફોસ્ફોનિક એસિડ અને ગ્લાયઓક્સિલિક એસિડમાં ડિગ્રેડ કરવા માટે NADP+ નો સહ-પરિબળ તરીકે ઉપયોગ કરી શકે છે.

AKR4C16 અને AKR4C17 એ છોડના કુદરતી ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા ઉત્પાદિત ગ્લાયફોસેટ-ડિગ્રેડિંગ ઉત્સેચકો છે. ગ્લાયફોસેટના તેમના ડિગ્રેડેશનના મોલેક્યુલર મિકેનિઝમનું વધુ અન્વેષણ કરવા માટે, ગુઓ રુઇટિંગની ટીમે આ બે ઉત્સેચકો અને કોફેક્ટર હાઇ વચ્ચેના સંબંધનું વિશ્લેષણ કરવા માટે એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફીનો ઉપયોગ કર્યો. રિઝોલ્યુશનની જટિલ રચનાએ ગ્લાયફોસેટ, NADP+ અને AKR4C17 ના ટર્નરી કોમ્પ્લેક્સના બંધનકર્તા મોડને જાહેર કર્યું, અને AKR4C16 અને AKR4C17-મધ્યસ્થી ગ્લાયફોસેટ ડિગ્રેડેશનની ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.

AKR4C17/NADP+/ગ્લાયફોસેટ સંકુલનું માળખું અને ગ્લાયફોસેટના અધોગતિની પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ.

મોલેક્યુલર ફેરફાર ગ્લાયફોસેટની અધોગતિ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.

AKR4C17/NADP+/glyphosate ના બારીક ત્રિ-પરિમાણીય માળખાકીય મોડેલ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પ્રોફેસર ગુઓ રુઇટિંગની ટીમે એન્ઝાઇમ સ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ અને તર્કસંગત ડિઝાઇન દ્વારા ગ્લાયફોસેટની અધોગતિ કાર્યક્ષમતામાં 70% વધારો સાથે મ્યુટન્ટ પ્રોટીન AKR4C17F291D મેળવ્યું.

AKR4C17 મ્યુટન્ટ્સની ગ્લાયફોસેટ-ડિગ્રેડિંગ પ્રવૃત્તિનું વિશ્લેષણ.

"અમારું કાર્ય AKR4C16 અને AKR4C17 ની પરમાણુ પદ્ધતિને દર્શાવે છે જે ગ્લાયફોસેટના અધોગતિને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જે ગ્લાયફોસેટની અધોગતિ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે AKR4C16 અને AKR4C17 ના વધુ ફેરફાર માટે એક મહત્વપૂર્ણ પાયો નાખે છે." પેપરના અનુરૂપ લેખક, હુબેઈ યુનિવર્સિટીના એસોસિયેટ પ્રોફેસર દાઈ લોંગહાઈએ જણાવ્યું હતું કે તેઓએ સુધારેલ ગ્લાયફોસેટ અધોગતિ કાર્યક્ષમતા સાથે મ્યુટન્ટ પ્રોટીન AKR4C17F291D બનાવ્યું છે, જે ઓછા ગ્લાયફોસેટ અવશેષો સાથે ઉચ્ચ ગ્લાયફોસેટ-પ્રતિરોધક ટ્રાન્સજેનિક પાકોની ખેતી કરવા અને પર્યાવરણમાં ગ્લાયફોસેટને અધોગતિ કરવા માટે માઇક્રોબાયલ એન્જિનિયરિંગ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સાધન પૂરું પાડે છે.

એવું નોંધાયું છે કે ગુઓ રુઇટિંગની ટીમ લાંબા સમયથી પર્યાવરણમાં ઝેરી અને હાનિકારક પદાર્થોના બાયોડિગ્રેડેશન એન્ઝાઇમ્સ, ટેર્પેનોઇડ સિન્થેસિસ અને ડ્રગ ટાર્ગેટ પ્રોટીનના માળખા વિશ્લેષણ અને મિકેનિઝમ ચર્ચા પર સંશોધનમાં રોકાયેલી છે. ટીમમાં લી હાઓ, સહયોગી સંશોધક યાંગ યુ અને લેક્ચરર હુ યુમેઈ આ પેપરના સહ-પ્રથમ લેખકો છે, અને ગુઓ રુઇટિંગ અને દાઈ લોંગહાઈ સહ-સંબંધિત લેખકો છે.