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Persistence and pathway of glyphosate degradation in the coastal wetland soil of central Delaware.
J Hazard Mater · 2024 · 477:135238 · PMID 39096637 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · AMPA
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트는 전 세계적으로 우세한 제초제이다. 본 연구에서는 침입종(Phragmites australis) 방제를 위해 델라웨어 중앙 지역의 습지 토양에 글리포세이트를 살포했을 때의 분해 양상과 미생물 반응을 조사하였다. 우리는 초고성능 액체 크로마토그래피(UHPLC) 및 Q Exactive Orbitrap 질량 분석법으로 분석하기 전에, 글리포세이트와 아미노메틸포스폰산(AMPA)의 분리 및 농축을 위해 설계된 분자 기인성 고분자(molecularly imprinted polymers)를 이용한 2단계 고체상 추출 방법을 적용하였다. 그 결과, 살포 후 약 100일 동안 글리포세이트의 약 90%가 분해되었으며, AMPA는 미미한(<10%) 생성물이었다. 미생물 반응과 기능을 확인하기 위해 글리포세이트 특이적 미생물 유전자를 분석한 결과, 글리포세이트 산화환원효소(glyphosate oxidoreductase)를 코딩하는 *gox* 유전자보다 C-P 리아제 효소를 코딩하는 *phnJ* 유전자의 발현이 글리포세이트 살포 후 일관되게 우세하였다. 유전자 데이터와 농도 데이터 모두 독립적으로 카르소신 또는 글리신을 형성하는 C-P 결합 절단이 지배적인 분해 경로였음을 시사하였다. 이는 더 독성이 강한 생성물인 AMPA가 다른 토양 및 자연 환경에서 글리포세이트 분해의 선호 경로로 보고되는 점을 고려할 때 중요하다. 보다 안전한 경로를 통한 분해는 환경에 대한 글리포세이트의 유해 영향을 최소화하는 데 고무적이다.
ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a globally dominant herbicide. Here, we studied the degradation and microbial response to glyphosate application in a wetland soil in central Delaware for controlling invasive species (Phragmites australis). We applied a two-step solid-phase extraction method using molecularly imprinted polymers designed for the separation and enrichment of glyphosate and aminomethylphosphonic acid (AMPA) from soils before their analysis by ultra-high-performance liquid chromatography (UHPLC) and Q Exactive Orbitrap mass spectrometry methods. Our results showed that approximately 90 % of glyphosate degraded over 100 d after application, with AMPA being a minor (<10 %) product. Analysis of glyphosate-specific microbial genes to identify microbial response and function revealed that the expression of the phnJ gene, which codes C-P lyase enzyme, was consistently dominant over the gox gene, which codes glyphosate oxidoreductase enzyme, after glyphosate application. Both gene and concentration data independently suggested that C-P bond cleavage-which forms sarcosine or glycine-was the dominant degradation pathway. This is significant because AMPA, a more toxic product, is reported to be the preferred pathway of glyphosate degradation in other soil and natural environments. The degradation through a safer pathway is encouraging for minimizing the detrimental impacts of glyphosate on the environment.
저자Moller, S. R.; Campos, M. A.; Rilling, J. I.; Bakkour, R.; Hollenback, A. J.; Jorquera, M. A.; Jaisi, D. P.
저널Journal of hazardous materials
권·호·쪽477, 135238
PMID39096637
DOI10.1016/j.jhazmat.2024.135238
MeSHGlyphosate; Glycine; Herbicides; Soil Pollutants; Wetlands; Soil Microbiology; Delaware; Biodegradation, Environmental; Isoxazoles; Lyases; Organophosphonates; Tetrazoles
APA 7판
Moller, S. R., Campos, M. A., Rilling, J. I., Bakkour, R., Hollenback, A. J., Jorquera, M. A., & Jaisi, D. P. (2024). Persistence and pathway of glyphosate degradation in the coastal wetland soil of central Delaware. J Hazard Mater, 477, 135238. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135238
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