Isolation and characterization of a glyphosate-degrading rhizosphere strain, Enterobacter cloacae K7.
Microbiol Res · 2014 · 169:99-105 · PMID 23545355 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 미생물
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식물성장촉진근권세균은 질소 고정, 식물호르몬 생산, 인산 용해 및 식물의 수분 및 무기질 상태 개선 능력을 통해 식물에 유익한 영향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 세균들이 흔히 사용되는 유기인계 제초제인 글리포세이트에 대한 분해 활성을 가질 잠재력도 있음을 시사하였다. 본 연구에서 10개의 균주를 다양한 식물의 근권층에서 격리하였으며, 이들 중 다섯 균주(Alcaligenes sp. K1, Comamonas sp. K4, Azomonas sp. K5, Pseudomonas sp. K3 및 Enterobacter cloacae K7)는 대기 질소 고정, 인산 용해 및 식물호르몬인 인돌-3-아세트산 합성 등 여러 연관 특성을 보유하였다. 한 균주인 E. cloacae K7은 글리포세이트를 P의 공급원으로 이용할 수 있었다. 가스액체 크로마토그래피 결과, E. cloacae의 성장은 배양 배지 내 제초제 함량 감소(초기 5mM 내용물의 40%)와 상관관계가 있었으며, 세포 내에 글리포세이트가 축적되지는 않았다. 글리포세이트 분해 중간 대사산물에 대한 박층 크로마토그래피 분석 결과, E. cloacae K7은 C-P 리아제 활성을 가지며 글리포세이트를 사르코신으로 분해하였고, 이는 다시 글리신으로 산화되었다. 또한, 균주 K7은 일반 해바라기(Helianthus annuus L.)와 사탕수수(Sorghum saccharatum Pers.)의 뿌리에 군집을 형성하며 해바라기 묘목의 생장과 발달을 촉진하였다. 본 연구 결과는 글리포세이트 분해 근권 세균에 대한 현재 지식을 확장하며, 글리포세이트 오염 토양 정화 및 복원을 위한 생명공학 기술 개발에 유용할 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Plant-growth-promoting rhizobacteria exert beneficial effects on plants through their capacity for nitrogen fixation, phytohormone production, phosphate solubilization, and improvement of the water and mineral status of plants. We suggested that these bacteria may also have the potential to express degradative activity toward glyphosate, a commonly used organophosphorus herbicide. In this study, 10 strains resistant to a 10 mM concentration of glyphosate were isolated from the rhizoplane of various plants. Five of these strains--Alcaligenes sp. K1, Comamonas sp. K4, Azomonas sp. K5, Pseudomonas sp. K3, and Enterobacter cloacae K7--possessed a number of associative traits, including fixation of atmospheric nitrogen, solubilization of phosphates, and synthesis of the phytohormone indole-3-acetic acid. One strain, E. cloacae K7, could utilize glyphosate as a source of P. Gas-liquid chromatography showed that E. cloacae growth correlated with a decline in herbicide content in the culture medium (40% of the initial 5mM content), with no glyphosate accumulating inside the cells. Thin-layer chromatography analysis of the intermediate metabolites of glyphosate degradation found that E. cloacae K7 had a C-P lyase activity and degraded glyphosate to give sarcosine, which was then oxidized to glycine. In addition, strain K7 colonized the roots of common sunflower (Helianthus annuus L.) and sugar sorghum (Sorghum saccharatum Pers.), promoting the growth and development of sunflower seedlings. Our findings extend current knowledge of glyphosate-degrading rhizosphere bacteria and may be useful for developing a biotechnology for the cleanup and restoration of glyphosate-polluted soils.| 저자 | Kryuchkova, Y. V.; Burygin, G. L.; Gogoleva, N. E.; Gogolev, Y. V.; Chernyshova, M. P.; Makarov, O. E.; Fedorov, E. E.; Turkovskaya, O. V. |
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| 저널 | Microbiological research |
| 권·호·쪽 | 169(1), 99-105 |
| PMID | 23545355 |
| DOI | 10.1016/j.micres.2013.03.002 |
| MeSH | Biotransformation; Chromatography, Gas; Chromatography, Liquid; Chromatography, Thin Layer; Enterobacter cloacae; Glycine; Helianthus; Herbicides; Phosphorus; Plant Roots; Rhizosphere; Sarcosine; Soil Microbiology; Sorghum; Glyphosate |