Impacts of Repeated Glyphosate Use on Wheat-Associated Bacteria Are Small and Depend on Glyphosate Use History.
Appl Environ Microbiol · 2017 · 83 · PMID 28864656 · 등급2 코호트·RCT 코호트연구 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물 · 제형(GBH)
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제이며 무경운 작물 시스템에서 잡초 방제에 필수적인 도구이다. 그러나 장기간 글리포세이트 사용이 토양 미생물 군집에 미치는 비표적 영향에 대한 우려가 존재한다. 본 연구에서는 글리포세이트를 반복적으로 처리한 것이 글리포세이트 사용 이력이 있는 토양과 그렇지 않은 토양의 밀(wheat) 토양 및 근권 내 세균 군집에 미치는 영향을 조사하였다. 무경운 방식으로 4쌍의 필드에서 채취한 토양을 사용하여 온실에서 밀을 순환 재배하였으며, 글리포세이트 처리(현장 사용량의 2배) 또는 왕관 제거를 통해 작물을 종료시켰고, 토양 및 근권 세균 군집을 특성화하였다. 위치, 작물 재배 이력, 연도, 그리고 뿌리와의 근접성이 글리포세이트보다 세균 군집에 훨씬 더 큰 영향을 미쳤으며, 글리포세이트는 변동성의 2%에서 5%만을 설명하였다. 모든 분류군 중 1% 미만이 글리포세이트에 의해 영향을 받았으며, 사용 이력이 긴 토양에서 더 많이 관찰되었고, 상대적 풍부도 측면에서는 감소보다 증가하는 경향이 더 컸다. 글리포세이트는 밀의 토양 및 근권 세균에 최소한의 영향을 미쳤으나, 글리포세이트 처리 후 죽어가는 뿌리가 일부 코피트로픽(copiotrophic) 분류군에게 유리한 "녹색 다리(greenbridge)"를 제공할 수 있다. 중요성 글리포세이트(Roundup)는 세계에서 가장 널리 사용되는 제초제이며 Roundup Ready 대두, 옥수수 및 무경운 작물 시스템의 기반이다. 그러나 최근 글리포세이트가 토양 미생물에 미치는 비표적 영향에 대한 우려가 제기되었다. 차세대 염기서열 분석 방법과 글리포세이트 처리된 밀 식물을 이용하여, 본 연구는 태평양 북서부 지역에서 여러 해, 다양한 위치, 그리고 글리포세이트 사용 이력이 다른 토양에서 자란 밀의 토양 및 근권 세균 군집을 기술하였다. 글리포세이트의 영향은 미묘했으며 위치나 작물 시스템과 같은 요인들에 비해 훨씬 적었다. 소수의 세균 그룹만이 글리포세이트에 의해 영향을 받았으며, 그중 대부분은 죽어가는 뿌리 때문일 수 있는 자극을 받았다. 본 연구는 무경운 시스템을 위한 이 중요한 도구의 미래와 토양 침식 및 화석 연료 투입 감소가 가져오는 환경적 이점에 대한 중요한 정보를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most widely used herbicide worldwide and a critical tool for weed control in no-till cropping systems. However, there are concerns about the nontarget impacts of long-term glyphosate use on soil microbial communities. We investigated the impacts of repeated glyphosate treatments on bacterial communities in the soil and rhizosphere of wheat in soils with and without long-term history of glyphosate use. We cycled wheat in the greenhouse using soils from 4 paired fields under no-till (20+-year history of glyphosate) or no history of use. At each cycle, we terminated plants with glyphosate (2× the field rate) or by removing the crowns, and soil and rhizosphere bacterial communities were characterized. Location, cropping history, year, and proximity to the roots had much stronger effects on bacterial communities than did glyphosate, which only explained 2 to 5% of the variation. Less than 1% of all taxa were impacted by glyphosate, more in soils with a long history of use, and more increased than decreased in relative abundance. Glyphosate had minimal impacts on soil and rhizosphere bacteria of wheat, although dying roots after glyphosate application may provide a "greenbridge" favoring some copiotrophic taxa.IMPORTANCE Glyphosate (Roundup) is the most widely used herbicide in the world and the foundation of Roundup Ready soybeans, corn, and the no-till cropping system. However, there have been recent concerns about nontarget impacts of glyphosate on soil microbes. Using next-generation sequencing methods and glyphosate treatments of wheat plants, we described the bacterial communities in the soil and rhizosphere of wheat grown in Pacific Northwest soils across multiple years, different locations, and soils with different histories of glyphosate use. The effects of glyphosate were subtle and much less than those of drivers such as location and cropping systems. Only a small percentage of the bacterial groups were influenced by glyphosate, and most of those were stimulated, probably because of the dying roots. This study provides important information for the future of this important tool for no-till systems and the environmental benefits of reducing soil erosion and fossil fuel inputs.| 저자 | Schlatter, D. C.; Yin, C.; Hulbert, S.; Burke, I.; Paulitz, T. |
|---|---|
| 저널 | Applied and environmental microbiology |
| 권·호·쪽 | 83(22) |
| PMID | 28864656 |
| DOI | 10.1186/s13059-014-0550-8 |
| MeSH | Agriculture; Bacteria; Glycine; Herbicides; Plant Roots; Soil Microbiology; Triticum; Glyphosate |