Glyphosate effect on biofilms formation, mutagenesis and stress response of E. сoli.
J Hazard Mater · 2024 · 461:132574 · PMID 37748310 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 발암성 > 유전독성 · 미생물
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 광범위하게 사용되는 제초제이다. 이 물질의 유전독성 및 돌연변이 유발 정도에 대해서는 아직 명확한 이해가 부족하다. 또한, 토양 미생물 군집의 주요 생활 형태인 박테리아 생물막(biofilm)에 대한 그 영향은 충분히 연구되지 않았다. 본 연구에서는 대장균(Escherichia coli) 모델을 이용하여 글리포세이트 존재 하에서 독성 및 돌연변이 유발성, 그리고 박테리아 생물막의 생체량, 생리학적 활성도 및 구성 세포 수의 변화를 평가하였다. 이 살충제가 세포 구성 요소에 미치는 손상을 평가하기 위해 발광형 전세포 박테리아 럭스-바이오센서(luminescent whole-cell bacterial lux-biosensors)가 사용되었다. 돌연변이 유발 수준의 변화는 리팜피신 변이체 방법을 통해 연구되었다. 박테리아 바이오센서를 이용하여 글리포세이트의 높은 통합 독성, 평균적인 산화 스트레스 및 단백질 손상 증가 수준이 확인되었다. 본 연구에서 조사된 농도의 살충제는 E. coli CDC F-50 생물막 형성의 기질과 구조를 완전히 또는 부분적으로 억제하였으며, 생물막 내 박테리아 세포의 대사 활성도 또한 억제하였다. 6.7 g/L 및 0.67 g/L 농도에서 글리포세이트는 전반적인 대사 억제로 인해 돌연변이 유발을 억제하였고, 0.0067 g/L 농도에서는 자발적 수준 대비 돌연변이를 6배 증가시켰다. 글리포세이트에 의한 박테리아 생물막 형성 억제, 미생물에 대한 독성 영향 및 돌연변이 유발 증가는 자연 장내미생물총에 부정적인 결과를 초래할 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most widely used herbicide in the world. There is still no complete clarity about the degree of its genotoxicity and mutagenicity. In addition, its effect on bacterial biofilms, the main life form of soil microbial communities, has not been adequately studied. Toxicity and mutagenicity, as well as changes in the bacterial biofilm biomass, physiological activity, and the number of living cells in its composition in the presence of glyphosate were assessed using the Escherichia coli model. To assess damage to cellular components under the action of this pesticide, luminescent whole-cell bacterial lux-biosensors were used. Changes in the level of mutagenesis were studied by the method of rifampicin mutants. High integral toxicity of glyphosate, the average level of increased oxidative stress and protein damage were shown with the help of bacterial biosensors. All the studied concentrations of the pesticide completely or partially suppress the matrix and structure of the E. coli CDC F-50 biofilm formation, as well as the bacterial cells metabolic activity in the biofilm. At the concentrations of 6.7 and 0.67 g/L, glyphosate suppresses mutagenesis, probably due to general suppression of metabolism, and at the concentration of 0.0067 g/L, it enhances mutagenesis by six times compared with the spontaneous level. Suppression of bacterial biofilms formation, toxic effects on microorganisms, and mutagenesis enhancement by glyphosate can lead to negative consequences for natural microbiomes.| 저자 | Sazykin, I.; Naumova, E.; Azhogina, T.; Klimova, M.; Karchava, S.; Khmelevtsova, L.; Chernyshenko, E.; Litsevich, A.; Khammami, M.; Sazykina, M. |
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| 저널 | Journal of hazardous materials |
| 권·호·쪽 | 461, 132574 |
| PMID | 37748310 |
| DOI | 10.1016/j.jhazmat.2023.132574 |
| MeSH | Escherichia coli; Pesticides; Herbicides; Bacteria; Mutagenesis; Biofilms; Glyphosate |