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牛筋草(Eleusine indica)是田间恶性杂草，广泛分布于世界各地。草甘膦是农业生产中常用的除草剂，也是目前使用量最大的广谱灭生除草剂之一。5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase，EPSPS)是植物、细菌和某些真菌体内芳香族氨基酸合成途径中重要的酶。介导莽草酸-3-磷酸（Shikimate-3-phosphate，S-3-P）和磷酸烯醇式丙酮酸(Phospoenolpyruvate，PEP)的结合生成5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate，EPSP)。由于草甘膦的结构和磷酸烯醇丙酮酸相似，可竞争性地抑制EPSPS的作用，从而导致芳香族氨基酸合成的受阻，最终导致植物死亡。
由于除草剂长期和不规范的使用，越来越多的杂草对除草剂产生了抗药性，给农田管理和农业生产造成严重威胁。本实验以在广东发现的抗草甘膦牛筋草为研究对象，利用分子生物学及其它研究技术对其抗药性机理进行探讨。主要取得以下几个研究结果:
1.根据NCBI搜索得到其它物种的EPSPS基因信息，设计引物并克隆了牛筋草EPSPS基因cDNA。分别以抗性和敏感的牛筋草cDNA为模板，PCR扩增得到抗性型和敏感型牛筋草EPSPS基因的cDNA序列。其序列长度为1195bp，共编码391个氨基酸。对比抗性型和敏感型牛筋草的EPSPS核苷酸序列，发现其有5个核苷酸碱基发生了突变，分别是A82G、G400A、A508G、T793A和C1002T。将cDNA序列翻译成氨基酸序列后显示，仅第328位点的氨基酸发生了有义突变，由亮氨酸L突变为脯氨酸P，其它为无义突变。
2.通过在线生物信息软件分析发现，该酶有两个高度保守的EPSPS专一序列，分别位于第42-67和303-332位氨基酸。第328位的突变并不在其中。三级结构预测结果显示，这些突变并没有引起结构上大的改变。
3.通过构建的aroA缺陷大肠杆菌，对抗性型和敏感型牛筋草的EPSPS基因草甘膦的抗性水平进行鉴定，结果显示两者并无显著的差异。
4.利用半定量PCR和western-blotting技术检测EPSPS基因在牛筋草不同组织中的表达情况，结果发现该基因只有在叶鞘中检测到表达，根和叶片中无表达。
5.分别用Real-time PCR和western-blotting技术对抗性型和敏感型牛筋草的EPSPS基因在转录和蛋白水平的表达情况进行了分析。结果表明，草甘膦处理后抗性型牛筋草的EPSPS基因的表达量增加。我们推测，EPSPS表达量升高可能是牛筋草对草甘膦产生抗性的原因之一。
6.从植株表型变化来看，草甘膦处理后植物的光合作用系统受到影响。因此，检测了抗性型和敏感型牛筋草叶片中ATP酶活性。结果显示，抗性型牛筋草ATP酶活性高于敏感型牛筋草ATP酶活性。我们推测，除EPSPS酶之外，可能存在其它草甘膦的作用靶标位点。
7.对抗草甘膦转基因水稻研究进行了初步探索，构建了EPSPS植物表达载体。