Bacterial isolates from Argentine Pampas and their ability to degrade glyphosate.
Sci Total Environ · 2021 · 774:145761 · PMID 33610979 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 식물 · 제형(GBH)
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글리포세이트는 탄소-인 결합을 특징으로 하는 합성 인산원 화합물이다. 글리포세이트계 제초제(GBH)는 작물 생산이 주로 글리포세이트 저항성 유전자 변형 식물에 기반을 둔 대부분의 경제적으로 생산적인 토지에 광범위하게 분포한다. 자연적으로, 글리포세이트는 토양 미생물에 의해 제거되며 이는 그 분해를 가속화한다. 미생물 기반 기술은 오염된 환경을 정화하는 데 매우 효율적이고, 저렴하며, 친환경적인 것으로 간주되어, 생물학적 정화를 수행할 수 있는 글리포세이트 분해 능력을 가진 새로운 박테리아 균주의 특성 규명이 중요함을 시사한다. 본 연구에서는 GBH를 유일한 인원 공급원으로 성장시킬 수 있는 13가지 다른 박테리아 균주를 아르헨티나의 광대한 생산성이 높은 글리포세이트 저항성 콩 작물 지역의 다양한 환경 샘플에서 분리하였다. 이들 균주는 동정되었으며, *Acinetobacter*, *Achromobacter*, *Agrobacterium*, *Ochrobactrum*, *Pantoea*, 및 *Pseudomonas* 속(genera)에 속한다. 이들의 GBH, 글리포세이트 또는 글리포세이트 분해에서 유래하는 또 다른 인산원인 아미노메틸인산산(AMPA)을 성장시키고 소비하는 능력이 평가되었다. 가장 우수한 분해 성능은 *Achromobacter*, *Agrobacterium*, 및 *Ochrobactrum* 속의 박테리아에서 관찰되었다. 고효율 GBH 분해균인 *Agrobacterium tumefaciens* CHLDO의 게놈을 염기서열 분석한 결과, 인산원 대사에 관여하는 phn 클러스터가 존재함이 밝혀졌다. 1.5 mM GBH 존재 하에서의 A. tumefaciens CHLDO phn 유전자 발현 분석은 무기 인과 비교했을 때 대부분의 유전자가 제초제 존재 하에서 성장하는 동안 고도로 발현됨을 보여주었으며, 이는 GBH 분해에 있어 phn 클러스터가 강하게 관여함을 시사한다. 새로운 박테리아 균주를 발견하는 것의 중요성과 GBH 분해의 분자적 결정인자를 해독하는 가치는 글리포세이트 오염 환경에서 사용될 수 있는 생물학적 정화 기술에 유망한 도구를 제공한다는 점이 논의되었다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a synthetic phosphonate compound characterized by a carbon‑phosphorus bond. Glyphosate based herbicides (GBH) are widely distributed in most of the economically productive lands in which crop production is mainly based on glyphosate-resistant genetically modified plants. Naturally, glyphosate is remediated by soil microorganisms, which accelerate its degradation. Technology based on microorganisms is considered highly efficient, low-cost and eco-friendly to remediate contaminated environments, denoting the importance of characterizing new bacterial strains able to degrade glyphosate to perform its bioremediation. In this work, 13 different bacterial strains able to grow in GBH as only phosphorous source were isolated from different environmental samples from the Argentine vastly productive glyphosate-resistant soybean crop area. These strains were identified and they belong to the genera Acinetobacter, Achromobacter, Agrobacterium, Ochrobactrum, Pantoea and Pseudomonas. Their ability to grow and consume GBH, glyphosate or the aminomethylphosphonic acid (AMPA), another phosphonate derived from glyphosate degradation, was evaluated. The best degradation performance was observed for bacteria from the genera Achromobacter, Agrobacterium and Ochrobactrum. The genome of the highly efficient GBH degrader Agrobacterium tumefaciens CHLDO was sequenced revealing the presence of a phn cluster, responsible for phosphonate metabolization. Expression analysis of A. tumefaciens CHLDO phn genes in the presence of 1.5 mM GBH compared to inorganic phosphorous showed that most of them are highly expressed during growth in the presence of the herbicide, suggesting a strong participation of phn cluster in GBH degradation. The importance of discovering new bacterial strains and the value of deciphering molecular determinants of GBH degradation give promising tools for bioremediation techniques to be used in glyphosate-contaminated environments is discussed.| 저자 | Masotti, F.; Garavaglia, B. S.; Piazza, A.; Burdisso, P.; Altabe, S.; Gottig, N.; Ottado, J. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 774, 145761 |
| PMID | 33610979 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2021.145761 |
| MeSH | Biodegradation, Environmental; Glycine; Herbicides; Organophosphonates; Glyphosate |