Materials-Based spatiotemporal analysis of microbial responses to glyphosate in Winogradsky columns.
Methods · 2026 · 245:1-12 · PMID 41167541 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 수계 오염 · 미생물
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글리포세이트는 많은 광범위 제초제의 활성 성분으로 농업에서 광범위하게 사용되고 있으나, 비표적 미생물 군집에 미칠 수 있는 잠재적 영향으로 인해 점차적인 조사를 받고 있다. 이러한 영향을 통제되면서도 생태학적으로 관련성 있는 틀 내에서 조사하기 위해, 자체 폐쇄형 퇴적물 기반 생태계인 위노그라츠키 컬럼(Winogradsky columns)이 모델 시스템으로 사용되었다. 본 연구에서는 벤토스 미생물 군집의 시공간적 모니터링을 가능하게 하기 위해 스테인리스 스틸 프레임에 통합된 다공성 탄성 실리콘 폼(MESIF)을 이용한 새로운 비파괴 샘플링 접근법이 도입되었다. 이 MESIF가 장착된 프레임들은 호수 퇴적물로 채워진 컬럼 내에 수직으로 매립되었으며, 빛 노출 및 글리포세이트 처리 등 다양한 실험 조건에 노출되었다. 정의된 시점마다 증폭자 염기서열 분석을 통해 MESIF의 미생물 군집화가 평가되었다. 글리포세이트로 처리된 컬럼은 미생물 층화 지연과 철 산화 및 황산염 환원 박테리아와 같은 기능 그룹과 관련된 특징적인 색소 침착 발달 감소를 보였다. 비록 컬럼 내부의 알파 다양성은 비교적 일정하게 유지되었으나, 글리포세이트 노출은 글리포세이트 분해에 관여할 가능성이 있는 분류군(taxa)의 풍부도 증가를 포함하여 군집 구성에 뚜렷한 변화를 초래하였다. 이러한 발견들은 환경 스트레스 요인을 연구하기 위해 위노그라츠키 컬럼과 MESIF 기반 샘플링을 결합하는 것의 효과를 입증하며, 퇴적물 생태계에서 미생물 천이 및 기능 다양성에 대한 글리포세이트의 영향을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate, the active ingredient in many broad-spectrum herbicides, is extensively used in agriculture but has come under increasing scrutiny due to its potential impacts on non-target microbial communities. To investigate these effects within a controlled yet ecologically relevant framework, Winogradsky columns, self-contained sediment-based ecosystems, were employed as a model system. A novel, non-destructive sampling approach was introduced using macroporous elastomeric silicone foam (MESIF) integrated in stainless-steel frames to enable spatiotemporal monitoring of benthic microbial communities. These MESIF-loaded frames were vertically embedded in columns filled with lake sediment and subjected to varying experimental conditions, including light exposure and glyphosate treatment. Microbial colonization of the MESIF was assessed via amplicon sequencing at defined time points. Glyphosate-treated columns exhibited delayed microbial stratification and diminished development of characteristic pigmentation associated with functional groups such as iron-oxidizing and sulfate-reducing bacteria. Although within-column alpha diversity remained relatively constant, glyphosate exposure led to distinct shifts in community composition, including an increased abundance of taxa potentially involved in glyphosate degradation. These findings demonstrate the effectiveness of combining Winogradsky columns with MESIF-based sampling for studying environmental stressors and underscore glyphosate's influence on microbial succession and functional diversity in sediment ecosystems.| 저자 | Itani, A.; Velaz Martín, M.; Meisch, L.; Lemke, P.; Scharnweber, T.; Khattab, I. M.; Rabe, K. S.; Niemeyer, C. M. |
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| 저널 | Methods (San Diego, Calif.) |
| 권·호·쪽 | 245, 1-12 |
| PMID | 41167541 |
| DOI | 10.1016/j.ymeth.2025.10.009 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Geologic Sediments; Herbicides; Spatio-Temporal Analysis; Bacteria; Water Pollutants, Chemical; Microbiota; Lakes; Ecosystem; Environmental Monitoring |