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Changes in rhizosphere bacterial gene expression following glyphosate treatment.
Sci Total Environ · 2016 · 553:32-41 · PMID 26901800 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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상업 농업에서 특정 농약의 사용은 근권 미생물 군집의 구성과 상호작용에 영향을 줄 수 있으며, 이는 이러한 유기체의 유전자 발현을 변화시킬 가능성이 있다. 이를 조사하기 위해 본 연구에서는 장기간 글리포세이트(PowerMAX™, Monsanto Company, MO, USA) 처리에 반응하여 글리포세이트 내성 옥수수(Zea mays)와 대두(Glycine max)의 근권 내 박테리아 유전자 발현 변화를 조사하였다. 글리포세이트 노출 이력이 없는 토양을 사용하여 온실 조건 하에서 리조박스(rhizoboxes)를 이용한 장기적인 글리포세이트 시비 연구가 수행되었다. 네 번의 생육 기간 후 리조박스에서 근권 토양이 채집되었다. 토양 미생물 군집 구성은 미생물 인지질 지방산(PLFA) 분석을 이용하여 분석하였다. 근권 토양으로부터 총 RNA를 추출하였고, 샘플들은 RNA-Seq 분석을 통해 분석되었다. 각 샘플당 총 20–28백만 개의 박테리아 서열이 얻어졌다. 전사체 풍부도는 edgeR을 사용하여 대조군과 글리포세이트 처리군 간에 비교되었다. 전체 근권 박테리아 메타전사체는 RNA 및 탄수화물 대사와 관련된 전사체들로 지배되었다. 본 연구에서는 근권에서 67개의 차등 발현 박테리아 전사체를 확인하였다. 글리포세이트 처리 후 하향 조절된 전사체들은 탄수화물 및 아미노산 대사와 관련되었으며, 상향 조절된 전사체들은 단백질 대사 및 호흡과 관련되었다. 추가적으로, 철, 질소, 인, 칼륨을 포함하는 영양소와 관련된 박테리아 전사체들 역시 장기간의 글리포세이트 시비에 의해 영향을 받았다. 전반적으로, 대부분의 박테리아 및 모든 곰팡이 PLFA 생체지표는 대조군과 비교하여 글리포세이트 처리 후 감소하였다. 이러한 결과들은 장기간의 글리포세이트 사용이 근권 박테리아 활성에 영향을 미치고 잠재적으로 더 많은 글리포세이트 내성 박테리아를 선호하는 방향으로 박테리아 군집 구성을 변화시킬 수 있음을 시사한다.
ORIGINAL ABSTRACT
In commercial agriculture, populations and interactions of rhizosphere microflora are potentially affected by the use of specific agrichemicals, possibly by affecting gene expression in these organisms. To investigate this, we examined changes in bacterial gene expression within the rhizosphere of glyphosate-tolerant corn (Zea mays) and soybean (Glycine max) in response to long-term glyphosate (PowerMAX™, Monsanto Company, MO, USA) treatment. A long-term glyphosate application study was carried out using rhizoboxes under greenhouse conditions with soil previously having no history of glyphosate exposure. Rhizosphere soil was collected from the rhizoboxes after four growing periods. Soil microbial community composition was analyzed using microbial phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. Total RNA was extracted from rhizosphere soil, and samples were analyzed using RNA-Seq analysis. A total of 20-28 million bacterial sequences were obtained for each sample. Transcript abundance was compared between control and glyphosate-treated samples using edgeR. Overall rhizosphere bacterial metatranscriptomes were dominated by transcripts related to RNA and carbohydrate metabolism. We identified 67 differentially expressed bacterial transcripts from the rhizosphere. Transcripts downregulated following glyphosate treatment involved carbohydrate and amino acid metabolism, and upregulated transcripts involved protein metabolism and respiration. Additionally, bacterial transcripts involving nutrients, including iron, nitrogen, phosphorus, and potassium, were also affected by long-term glyphosate application. Overall, most bacterial and all fungal PLFA biomarkers decreased after glyphosate treatment compared to the control. These results demonstrate that long-term glyphosate use can affect rhizosphere bacterial activities and potentially shift bacterial community composition favoring more glyphosate-tolerant bacteria.
저자Newman, M. M.; Lorenz, N.; Hoilett, N.; Lee, N. R.; Dick, R. P.; Liles, M. R.; Ramsier, C.; Kloepper, J. W.
저널The Science of the total environment
권·호·쪽553, 32-41
PMID26901800
DOI10.1016/j.scitotenv.2016.02.078
MeSHBacteria; Gene Expression; Genes, Bacterial; Glycine; Herbicides; Nitrogen; Phosphorus; Rhizosphere; Soil Microbiology; Soil Pollutants; Glycine max; Zea mays; Glyphosate
APA 7판
Newman, M. M., Lorenz, N., Hoilett, N., Lee, N. R., Dick, R. P., Liles, M. R., Ramsier, C., & Kloepper, J. W. (2016). Changes in rhizosphere bacterial gene expression following glyphosate treatment. Sci Total Environ, 553, 32-41. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.02.078
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