Environmental micro-molar H2O2 reduces the efficiency of glyphosate biodegradation in soil.
Environ Pollut · 2024 · 362:125002 · PMID 39307340 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 미생물
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 살충제 중 하나이다. 환경적 미세 몰 농도의 과산화수소($\text{H}_2\text{O}_2$)-구동 펜톤 반응은 천연수 내 제초제의 분해를 유도하는 것으로 보고되었다. 그러나 미세 몰 농도의 $\text{H}_2\text{O}_2$ (50 $\mu\text{M}$)가 토양 및 글리포세이트 분해 박테리아에서 글리포세이트 분해에 미치는 영향은 아직 불분명하다. 본 연구에서는 미세 몰 농도 $\text{H}_2\text{O}_2$ 하에서 멸균 및 비멸균 토양 시스템과 MSM 배지 내 글리포세이트의 분해를 조사하였으며, 또한 미세 몰 농도 $\text{H}_2\text{O}_2$ 첨가 후 토양의 박테리아 다양성, 효소 활성 및 유전자 풍부도를 조사하였다. 그 결과, 미세 몰 농도의 $\text{H}_2\text{O}_2$ 첨가는 멸균 환경에서 글리포세이트 분해를 촉진하여 30일 이내에 글리포세이트가 76.30% 감소하는 것으로 나타났다. 이는 대조 처리와 비교하여 글리포세이트 분해가 52.32% 증가했음을 의미한다. 그러나 비멸균 환경에서는 미세 몰 농도의 $\text{H}_2\text{O}_2$ 첨가가 글리포세이트의 생물학적 분해 효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 박테리아, 효소 및 특정 유전자가 다양한 정도로 영향을 받는 것이 확인되었다. 첫째, 미세 몰 농도 $\text{H}_2\text{O}_2$는 Afipia, Microcoleus 및 Pseudomonas와 같이 글리포세이트 분해와 관련된 기능성 박테리아의 상대적 풍부도에 영향을 미쳤다. 둘째, 미세 몰 농도 $\text{H}_2\text{O}_2$는 토양 포스파타아제 활성을 감소시켰다. 셋째, 특히 글리포세이트 내성 유전자 aroA의 발현이 영향을 받았다. 이러한 발견은 미세 몰 농도의 $\text{H}_2\text{O}_2$에 의한 토양 글리포세이트 분해에 대한 새로운 연구 관점을 제시하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is one of the most widely used pesticides globally. The environmental micro-molar hydrogen peroxide (H2O2)-driven Fenton reaction has been reported to degrade herbicides in natural water. However, the impact of micro-molar H2O2 (50 μM) on the degradation of glyphosate in soil and glyphosate-degrading bacteria remains unclear. In this study, degradation of glyphosate in the sterilized and unsterilized soil system and MSM medium under micro-molar H2O2 was investigated; bacterial diversity, enzyme activity and gene abundance in the soil following micro-molar H2O2 addition were also investigated. The results indicated that the addition of micro-molar H2O2 facilitated the degradation of glyphosate in a sterilized environment, resulting in a 76.30% decrease in glyphosate within 30 days. The degradation of glyphosate increased by 52.32% compared to the control treatment. However, in an unsterilized environment, the addition of micro-molar H2O2 leads to a reduction in the biodegradation efficiency of glyphosate. Bacteria, enzymes and specific genes were found to be affected to varying degrees. Firstly, micro-molar H2O2 affects the relative abundance of functional bacteria related to glyphosate degradation, such as Afipia, Microcoleus and Pseudomonas. Secondly, micro-molar H2O2 resulted in a decrease in soil phosphatase activity. Thirdly, the expression of resistance genes was affected, particularly the glyphosate resistance gene aroA. The findings presented a novel research perspective on the degradation of soil glyphosate by micro-molar H2O2.| 저자 | Wei, X.; Chen, Y.; Chen, J.; Qin, J.; Yang, X.; Yin, R.; Li, H. |
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| 저널 | Environmental pollution (Barking, Essex : 1987) |
| 권·호·쪽 | 362, 125002 |
| PMID | 39307340 |
| DOI | 10.1016/j.envpol.2024.125002 |
| MeSH | Glyphosate; Hydrogen Peroxide; Biodegradation, Environmental; Glycine; Soil Pollutants; Soil Microbiology; Herbicides; Bacteria; Soil |