Influence of glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid on aquatic plants in different ecological niches.
Ecotoxicol Environ Saf · 2022 · 246:114155 · PMID 36206639 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · AMPA
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글리포세이트와 그 대사산물인 아미노메틸포스폰산(AMPA)은 수생태계에 잠재적 위협이 되므로 큰 우려를 낳고 있다. 다양한 생태적 지위에 있는 수생 식물에 대한 글리포세이트와 AMPA의 개별 및 복합 효과를 탐구할 필요가 있다. 본 연구는 출현성 대형식물인 Acorus calamus, 식물성 플랑크톤인 Chlorella vulgaris, 그리고 침수성 대형식물인 Vallisneria natans에 글리포세이트와 AMPA 단독 노출 및 혼합 노출 후의 생태독성을 조사하는 것을 목표로 하였다. 글리포세이트의 중간 및 낮은 농도(≤ 0.5 mg L-1)는 V. natans의 성장을 유의하게 저해하고 C. vulgaris의 성장을 촉진하였으나(P < 0.05), A. calamus의 성장에는 유의한 영향을 미치지 않았다(P > 0.05). AMPA(≤ 5.0 mg L-1)는 상대적 생장률(C. vulgaris 제외)이나 말론알데하이드 수치에 유의한 영향을 미치지 않았으나, 조사된 수생 식물에서 엽록소 관련 유전자 및 초과산화디뮤타아제 [Cu-Zn] 유전자의 발현 수준을 유의하게 변화시켰다. AMPA는 V. natans에서 산화적 인산화 경로에 주로 영향을 미쳤으며 다른 두 식물에서는 그렇지 않아, V. natans가 AMPA 유도 산화 손상에 더 민감함을 시사하였다. 더욱이, 식물이 낮은 농도의 글리포세이트 + AMPA(≤ 0.1 + 0.1 mg L-1)에 노출되었을 때 식물 성장에 길항적 효과가 관찰되었다. 글리포세이트 + AMPA의 농도가 0.5 + 0.5 및 5.0 + 5.0 mg L-1에 도달했을 때, 침수성 대형식물의 성장은 가산적이거나 상승적으로 저해되었으나, 출현성 대형식물과 플랑크톤의 성장은 길항적으로 저해되었다. 본 연구 결과는 글리포세이트와 AMPA의 개별 및 복합 효과가 얕은 호수의 수직 구조를 변화시키고 얕은 호수를 초본 기반에서 조류 기반 호수로 전환시키는 것을 가속화할 수 있음을 나타냈다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) draw great concern due to their potential threat to aquatic ecosystems. The individual and combined effects of glyphosate and AMPA on aquatic plants in different ecological niches need to be explored. This study aimed to investigate the ecotoxicity of glyphosate and AMPA on the emergent macrophyte Acorus calamus, phytoplankton Chlorella vulgaris, and submerged macrophyte Vallisneria natans after their exposure to glyphosate and AMPA alone and to their mixture. Medium and low concentrations of glyphosate (≤ 0.5 mg L-1) significantly inhibited the growth of V. natans and promoted the growth of C. vulgaris (P < 0.05) but had no significant effect on the growth of A. calamus (P > 0.05). AMPA (≤ 5.0 mg L-1) did not significantly influence the relative growth rate (except C. vulgaris) or malonaldehyde levels but significantly altered the expression levels of chlorophyll-related genes and superoxide dismutase [Cu-Zn] genes in the aquatic plants examined. AMPA mainly affected the oxidative phosphorylation pathway in V. natans and not those in other two plants, indicating that V. natans was more sensitive to AMPA-induced oxidative damage. Moreover, antagonistic effects on plant growth were observed when plants were exposed to low concentrations of glyphosate + AMPA (≤ 0.1 + 0.1 mg L-1). When the concentration of glyphosate + AMPA reached 0.5 + 0.5 and 5.0 + 5.0 mg L-1, the growth of the submerged macrophyte was additively or synergistically inhibited, but the growth of the emergent macrophyte and phytoplankton was antagonistically inhibited. Our results indicated that both the individual and combined effects of glyphosate and AMPA might alter the vertical structure of shallow lakes and accelerate the conversion of shallow lakes from grass-based to algal-based lakes.| 저자 | Qu, M.; Wang, L.; Xu, Q.; An, J.; Mei, Y.; Liu, G. |
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| 저널 | Ecotoxicology and environmental safety |
| 권·호·쪽 | 246, 114155 |
| PMID | 36206639 |
| DOI | 10.1016/j.ecoenv.2022.114155 |
| MeSH | Herbicides; Ecosystem; Chlorella vulgaris; alpha-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic Acid; Plants; Phytoplankton; Glyphosate; Organophosphonates |