草甘膦是全球使用量最大的除草剂,通过竞争性抑制植物莽草酸代谢途径中的关键酶——5-烯醇式莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）导致植物芳香族氨基酸合成受阻,最终死亡。抗除草剂性状是转基因育种研究和产业化开发的重要目标性状。通过转基因技术培育抗草甘膦作物是一种主要的杂草管理策略,当前抗草甘膦作物的培育主要通过向作物中转入逃逸型或修饰型抗性基因而实现,但这两种类型的基因无法消除草甘膦在作物乃至生态环境中的残留。草甘膦及其代谢产物氨甲基膦酸（AMPA）引起的生态风险以及健康问题,逐渐成为了草甘膦安全性的争议焦点。理论上,通过转入降解型草甘膦抗性基因培育具备草甘膦降解能力的作物,有望解决这一问题。本研究首先通过基因组挖掘和功能筛选,克隆了一个具有草甘膦降解能力的氨基膦酸氧化还原酶（Aminophosphonate oxidoreductase）编码基因,该基因来源于伍氏节杆菌属,属于pfam01266蛋白家族,蛋白质功能预测为FAD依赖型氨膦氧化还原酶,依据功能信息将该酶命名为APOX3。编码基因APOX3转入后能够使E.coli DH5α菌株耐受50 mM浓度的草甘膦。为了进一步探究该酶的作用机理,我们重组表达并纯化了 APOX3蛋白。利用UPLC-MS分析显示,APOX3催化草甘膦膦酸基团一侧的C-N键裂解产生甘氨酸及其他产物,属于全新的草甘膦代谢途径。同时本研究亦证实了 APOX3对AMPA具有降解能力,产生游离态氨氮。为获取具备降解能力且抗性水平优良应用价值高的新型抗草甘膦基因,本研究采用了基因聚合技术（Gene Stacking）将筛选所得APOX3基因与本室所开发的草甘膦氧化酶GO突变体B5R18以特殊的植物自切割接头进行组装,以构建多机制降解型草甘膦抗性基因。该融合基因命名为ALG,重组菌株草甘膦环境下生长能力略高于转化GO（B5R18）的单基因重组菌株。将融合基因ALG转化至烟草“岩97”进行抗性测试,结果表明ALG转基因烟草草甘膦抗性水平低,但理论上优化提升降解效率后可能具备草甘膦无毒降解潜力,拥有很大的潜在价值及研究空间。采用类似策略,将本室保存的逃逸型高抗性基因EPSPS（Ⅳ）与降解型抗性基因GO（B5R18）进行聚合,命名为ELG,重组菌株在添加了 100 mM草甘膦的M9培养基中生长水平同EPSPS（Ⅳ）单基因重组菌株相当,显著优于GO（B5R18）单基因重组菌株。酶活性测定结果显示,草甘膦对ELG的半抑制剂量（IC50）为EPSPS（Ⅳ）的2倍,表明融合蛋白对草甘膦的耐受水平获得了提升。ELG基因在保持高水平草甘膦抗性的同时具备草甘膦降解能力,有望解决草甘膦残留问题,应用前景广阔。