Characterization of a novel glyphosate-degrading bacterial species, Chryseobacterium sp. Y16C, and evaluation of its effects on microbial communities in glyphosate-contaminated soil.
J Hazard Mater · 2022 · 432:128689 · PMID 35325860 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 미생물 · AMPA
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농업에서 제초제 글리포세이트의 광범위한 사용은 심각한 환경 문제를 야기하였다. 따라서 토양으로부터 잔류 글리포세이트를 제거하기 위한 환경 친화적인 기술적 해결책이 시급히 요구된다. 본 연구에서는 글리포세이트와 그 주요 대사산물인 아미노메틸포스폰산(AMPA)을 효율적으로 분해하는 새로운 박테리아 균주, *Chryseobacterium* sp. Y16C를 성공적으로 분리하였다. 균주 Y16C는 400 mg·L⁻¹ 농도에서 4일 이내에 글리포세이트를 완전히 분해하는 것으로 나타났다. 동역학 분석 결과, 글리포세이트 생분해는 농도 의존적이었으며, 최대 특정 분해 속도는 0.91459 d⁻¹, 반포화 상수(half-saturation constant)는 15.79796 mg·L⁻¹, 저해 상수(inhibition constant)는 290.28133 mg·L⁻¹이었다. AMPA가 글리포세이트 분해의 주요 분해 산물로 확인되었으며, 이는 글리포세이트가 이후 대사적 분해가 일어나기 전에 C-N 결합 절단을 통해 먼저 분해되었음을 시사한다. 또한, 균주 Y16C는 최대 800 mg·L⁻¹ 농도까지 AMPA를 내성적으로 가지고 분해하는 것으로 나타났다. 더욱이, 균주 Y16C는 토양 미생물 군집의 다양성과 구성에 약간의 변화를 유도함으로써 간접적으로 토양 내 글리포세이트 분해를 촉진하였다. 종합적으로 볼 때, 본 연구 결과는 균주 Y16C가 글리포세이트 오염 토양의 생물학적 정화(bioremediation)를 위한 잠재적인 미생물제일 수 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Widespread use of the herbicide glyphosate in agriculture has resulted in serious environmental problems. Thus, environment-friendly technological solutions are urgently needed for the removal of residual glyphosate from soil. Here, we successfully isolated a novel bacterial strain, Chryseobacterium sp. Y16C, which efficiently degrades glyphosate and its main metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA). Strain Y16C was found to completely degrade glyphosate at 400 mg·L-1 concentration within four days. Kinetics analysis indicated that glyphosate biodegradation was concentration-dependent, with a maximum specific degradation rate, half-saturation constant, and inhibition constant of 0.91459 d-1, 15.79796 mg·L-1, and 290.28133 mg·L-1, respectively. AMPA was identified as the major degradation product of glyphosate degradation, suggesting that glyphosate was first degraded via cleavage of its C-N bond prior to subsequent metabolic degradation. Strain Y16C was also found to tolerate and degrade AMPA at concentrations up to 800 mg·L-1. Moreover, strain Y16C accelerated glyphosate degradation in soil indirectly by inducing a slight alteration in the diversity and composition of soil microbial community. Taken together, our results suggest that strain Y16C may be a potential microbial agent for bioremediation of glyphosate-contaminated soil.| 저자 | Zhang, W.; Li, J.; Zhang, Y.; Wu, X.; Zhou, Z.; Huang, Y.; Zhao, Y.; Mishra, S.; Bhatt, P.; Chen, S. |
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| 저널 | Journal of hazardous materials |
| 권·호·쪽 | 432, 128689 |
| PMID | 35325860 |
| DOI | 10.1016/j.jhazmat.2022.128689 |
| MeSH | Bacteria; Chryseobacterium; Glycine; Herbicides; Microbiota; Soil; Soil Pollutants; alpha-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic Acid; Glyphosate |