Effects of transgenic modification on the bacterial communities in different niches of maize under glyphosate toxicity.
Environ Pollut · 2024 · 362:125023 · PMID 39322111 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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유전자 변형 글리포세이트 저항성 옥수수는 제초제 관리를 위해 글리포세이트 사용을 확대하는 방법으로 부상하였다. 유전자 변형 식물의 조직 및 근권 토양의 미생물총을 연구하는 것은 글리포세이트 저항 메커니즘을 이해하고 작물의 유전자 변형 설계를 최적화하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 옥수종 Xianyu 335를 유전적으로 변형된 수용체 계통으로 사용하여, 글리포세이트에 대한 내성을 부여하는 돌연변이 cp4epsps 유전자의 발현을 수행하였다. 이러한 유전자 변형은 옥수수의 잎, 줄기 또는 뿌리의 초기 세균 군집에는 영향을 미치지 않았으나, 근권 토양에서는 차별적인 세균 군집을 촉진하였다. 글리포세이트 처리 하에서, 글리포세이트 저항성 옥수수의 식물 조직 및 근권 토양 내 질소 고정 및 인 용해에 관여하는 유익한 박테리아의 풍도는 글리포세이트 민감성 옥수수보다 높았다. 대조적으로, 병원균의 풍도는 반대 경향을 보여, 이는 글리포세이트 처리 하에서 유전자 변형 옥수수의 향상된 건강 상태가 미생물총 악화를 방지했음을 시사한다. 글리포세이트 저항성 옥수수에서 분리한 박테리아 균주를 글리포세이트 민감성 옥수수의 잎과 근권 토양에 재접종했을 때, 글리포세이트에 대한 반응으로 광합성 능력이 향상되었으며, 이는 글리포세이트 저항성에 있어 특정 세균의 중요한 역할을 입증하였다. 본 연구는 유전자 변형 옥수수가 제초제에 내성을 갖는 것이 글리포세이트 독성 하에서 옥수수의 다양한 생태적 지점 전반에 걸친 박테리아 군집에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 중요한 증거를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Transgenic glyphosate-resistant maize has emerged as a way to expand the use of glyphosate for weed control. Studying the microbiome in the tissues and rhizosphere soil of transgenic plants is vital for understanding the glyphosate-resistant mechanism and optimizing the transgenic design of crops. In our study, the expression of a mutant cp4epsps gene in transgenic maize, which confers tolerance to glyphosate, was performed using the maize variety Xianyu 335 as the genetically modified acceptor line. This transgenic modification did not affect the initial bacterial community in the leaf, stem, or root of maize, but promoted a differential bacterial community in the rhizosphere soil. Under glyphosate application, the abundance of beneficial bacteria involved in N fixation and P solubilization in plant tissues and the rhizosphere soil of glyphosate-resistance maize were higher than those in the glyphosate-sensitive maize. In contrast, the abundance of pathogens had the opposite trend, suggesting that the enhanced health of transgenic maize prevented microbiome deterioration under glyphosate. The re-inoculation of bacterial strains isolated from glyphosate-resistance maize into the leaf and rhizosphere soil of glyphosate-sensitive maize resulted in an enhanced photosynthetic capacity in response to glyphosate, demonstrating the vital role of specific bacteria for glyphosate resistance. Our study provides important evidence of how transgenic maize tolerance to herbicides affects the bacterial communities across the maize niches under glyphosate toxicity.| 저자 | Feng, X.; Tao, Y.; Dai, Z.; Chu, Z.; Wei, Y.; Tao, M.; He, Y.; Chen, H. |
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| 저널 | Environmental pollution (Barking, Essex : 1987) |
| 권·호·쪽 | 362, 125023 |
| PMID | 39322111 |
| DOI | 10.1016/j.envpol.2024.125023 |
| MeSH | Zea mays; Glyphosate; Glycine; Plants, Genetically Modified; Herbicides; Soil Microbiology; Bacteria; Rhizosphere; Herbicide Resistance; Microbiota |