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随着对 4 - 羟基苯丙酮酸双加氧酶（HPPD）抑制剂抗性增加，开发新除草剂迫在眉睫。研究人员通过同源建模预测高粱、大豆、棉花中 HPPD 酶三维结构，发现高粱和大豆模型稳定性高，棉花模型结合能最低，为新除草剂设计和抗药性管理提供思路。
基于除草剂的杂草管理对现代农业至关重要，它能提高作物产量，同时降低劳动力成本。在各类除草剂中，4 - 羟基苯丙酮酸双加氧酶（HPPD）抑制剂因具有广谱除草效果、高选择性和低毒性，成为一类关键的除草剂。然而，杂草对 HPPD 抑制剂的抗性不断增强，这凸显了开发新型除草剂候选物的必要性，在开发过程中，作物安全性是关键考量因素。
在这项研究中，研究人员以玉米和拟南芥（Arabidopsis thaliana）为参考物种，利用同源建模技术预测高粱（Sorghum bicolor）、大豆（Glycine soja）和棉花（Gossypium barbadense）中 HPPD 酶的三维结构。研究人员运用均方根偏差（RMSD）分析、能量参数、拉氏构象图（Ramachandran plots）及其他统计验证方法，对构建的模型进行结构完整性评估。
研究人员还对广泛使用的 HPPD 抑制剂 —— 甲基磺草酮（mesotrione）进行分子对接实验，以此分析它与建模得到的酶结构之间的相互作用。对接结果确定了组氨酸和苯丙氨酸等关键保守氨基酸残基，这些残基对 Fe(II)配位和 π - π 相互作用至关重要。在构建的模型中，高粱和大豆的模型展现出较高的结构稳定性，且结构违规情况较少，而棉花的模型结合能最低。
这些研究结果加深了人们对作物安全性和除草剂功效的理解，为新一代除草剂的设计以及除草剂抗性管理提供了宝贵的见解。
