Herbicide residues in soil decrease microbe-mediated plant protection.
Plant Biol (Stuttg) · 2023 · 25:571-578 · PMID 36920172 · 등급6 세포·모델 in vitro · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 곤충 · 제형(GBH)
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글리포세이트 잔류물은 이전에 보고된 것보다 토양에 더 오래 남아 있어 근권 미생물에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 식물의 회복력과 저항성이 주로 식물 관련 미생물에 의존하기 때문에 작물 및 기타 비표적 식물에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 토양 내 광범위한 글리포세이트 잔류물이 그리고 이러한 잔류물이 지상부 식물 부분에 서식하는 공생 미생물에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서는 아직 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구에서는 냉온계 풀의 공통적인 내생 공생체인 Epichloë sp.에 대한 토양 내 제초제 잔류물의 영향을 조사하였다. 이 공생 관계에서, 의존성 공생체는 전적으로 숙주 식물에 의존하여 생존하며, 그 대가로 자체적인 화학적 방어 체계에 많은 투자를 하지 않는 숙주 풀에게 초식동물에 대한 저항성을 부여하는 알칼로이드를 제공한다. 우리는 먼저 글리포세이트 또는 글리포세이트계 제초제의 두 농도에 직접 노출되었을 때 Epichloë 내생균의 시험관 내 성장이 감소함을 보여주었다. 둘째, 글리포세이트 이력이 있는 토양에서 자라는 내생공생 메도우 페스큐(F. pratensis) 식물에서 Epichloë 유래의 곤충 독성 로린 알칼로이드가 감소했다는 증거를 제시하였다. 식물들은 개방된 야외 현장에서 2년 동안 재배되었으며, 자연적인 초식동물 침입은 글리포세이트 매개 로린 알칼로이드 농도 감소와 상관관계가 있었다. 본 연구 결과는 제초제가 토양 내에 존재하는 것이 근권 미생물총뿐만 아니라 지상부 식물 내생공생체의 기능에도 영향을 미치며, 이는 식물 공생 미생물에 대한 글리포세이트의 파괴적인 영향과 이로 인한 식물-해충 상호작용에 연쇄적인 영향을 미친다는 점을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
The residues of glyphosate are found to remain in soils longer than previously reported, affecting rhizosphere microbes. This may adversely affect crop and other non-target plants because the plant's resilience and resistance largely rely on plant-associated microbes. Ubiquitous glyphosate residues in soil and how they impact mutualistic microbes inhabiting the aboveground plant parts are largely unexplored. We studied the effects of herbicide residues in soil on Epichloë sp., which are common endophytic symbionts inhabiting aerial parts of cool-season grasses. In this symbiosis, the obligate symbiont subsists entirely on its host plant, and in exchange, it provides alkaloids conferring resistance to herbivores for the host grass that invests little in its own chemical defence. We first show decreased growth of Epichloë endophytes in vitro when directly exposed to two concentrations of glyphosate or glyphosate-based herbicides. Second, we provide evidence for a reduction of Epichloë-derived, insect-toxic loline alkaloids in endophyte-symbiotic meadow fescue (F. pratensis) plants growing in soil with a glyphosate history. Plants were grown for 2 years in an open field site, and natural herbivore infestation was correlated with the glyphosate-mediated reduction of loline alkaloid concentrations. Our findings indicate that herbicides residing in soil not only affect rhizosphere microbiota but also aerial plant endophyte functionality, which emphasizes the destructive effects of glyphosate on plant symbiotic microbes, here with cascading effects on plant-pest insect interactions.| 저자 | Fuchs, B.; Saikkonen, K.; Damerau, A.; Yang, B.; Helander, M. |
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| 저널 | Plant biology (Stuttgart, Germany) |
| 권·호·쪽 | 25(4), 571-578 |
| PMID | 36920172 |
| DOI | 10.1111/plb.13517 |
| MeSH | Herbicides; Soil; Poaceae; Symbiosis; Endophytes; Plants; Alkaloids; Epichloe |