Capability of phytoremediation of glyphosate in environment by Vulpia myuros.
Ecotoxicol Environ Saf · 2023 · 265:115511 · PMID 37774542 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 식물 · AMPA
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글리포세이트는 전 세계적으로 광범위하게 사용되는 제초제로 토양에 잔류할 수 있다. 오염된 물이나 토양을 정화하기 위한 식물정화(phytoremediation)에는 목표 화합물을 축적할 수 있는 식물이 필요하다. 풀피아 마유로스(Vulpia myuros)는 중금속 식물정화 전략으로 사용될 수 있는 일년생의 <0xEB><0x97><0x8F>나무과 식물이다. 최근에는 차밭의 다른 잡초의 발아 및 성장을 억제하기 위해 차나무와 혼작하는 데 사용되어 왔다. 본 연구에서는 물이나 토양에서 글리포세이트를 정화할 수 있는지 알아보기 위해, 수경재배 시스템에서 재배된 풀피아 마유로스에서의 글리포세이트 분해 거동을 조사하였다. 그 결과, 영양액 내 글리포세이트 농도가 30일 동안 $43.09 \mu\text{g mL}^{-1}$에서 $0.45 \mu\text{g mL}^{-1}$로 감소하였고, 글리포세이트 분자의 99%가 V. myuros에 의해 흡수되었음을 보여주었다. 뿌리 내 글리포세이트 함량은 1일차에 최대치($224.33 \text{ mg kg}^{-1}$)에 도달한 후 감소하였다. 3일 후에는 잎의 글리포세이트 함량이 최고치($215.64 \text{ mg kg}^{-1}$)를 기록하였으나, 뿌리에서는 $156.26 \text{ mg kg}^{-1}$로 감소하였다. 전체 수경 시스템 내 글리포세이트 소실 동태는 반감기가 5.08일인 $\text{C} = 455.76\text{e-}0.21 \text{ t}$의 1차 반응 속도 모델에 적합하였다. 30일 동안 글리포세이트의 80%가 분해되었다. 글리포세이트 대사산물인 아미노메틸인산(AMPA) 함량은 1일차 $0.103 \text{ mg kg}^{-1}$에서 30일차 $0.098 \text{ mg kg}^{-1}$로 변화하였으며, 시간에 따라 유의미한 변화가 없었다. V. myuros에서의 글리포세이트 흡수, 이동 및 분포는 $\text{C}_{\text{root}}/\text{solution}$, $\text{C}_{\text{leaf}}/\text{solution}$ 및 $\text{C}_{\text{leaf}}/\text{root}$를 이용하여 표현하였다. 이러한 결과는 글리포세이트가 자유 확산을 통해 뿌리 시스템으로 유입되었으며, 이는 $\log \text{K}_{\text{ow}}$와 영양액 내 글리포세이트 농도 모두에 의해 영향을 받았고, 글리포세이트가 증산 흐름을 통해 잎으로 쉽게 이동하거나 축적되거나 분해됨을 시사하였다. V. myuros에서의 글리포세이트 분해는 이 식물이 환경 복원용 정화 식물로서 잠재력이 있음을 나타냈다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is an herbicide extensively used worldwide that can remain in the soil. Phytoremediation to decontaminate polluted water or soil requires a plant that can accumulate the target compound. Vulpia myuros is an annual fescue that can be used as a heavy mental phytoremediation strategy. Recently, it has been used to intercrop with tea plant to prohibit the germination and growth of other weeds in tea garden. In order to know whether it can be used an decontaminating glyphosate' plant in water or soil, in this study, glyphosate degradation behavior was investigated in Vulpia myuros cultivated in a hydroponic system. The results showed that the concentration of glyphosate in the nutrient solution decreased from 43.09 μg mL-1 to 0.45 μg mL-1 in 30 days and that 99% of the glyphosate molecules were absorbed by V. myuros. The contents of glyphosate in the roots reached the maximum (224.33 mg kg-1) on day 1 and then decreased. After 3 days, the content of glyphosate in the leaves reached the highest value (215.64 mg kg-1), while it decreased to 156.26 mg kg-1 in the roots. The dissipation dynamics of glyphosate in the whole hydroponic system fits the first-order kinetic model C = 455.76e-0.21 t, with a half-life of 5.08 days. Over 30 days, 80% of the glyphosate was degraded. The contents of the glyphosate metabolite amino methyl phosphoric acid (AMPA), ranged from 0.103 mg kg-1 on day 1-0.098 mg kg-1 on day 30, not changing significantly over time. The Croot/solution, Cleaf/solution and Cleaf/root were used to express the absorption, transfer, and distribution of glyphosate in V. myuros. These results indicated that glyphosate entered into the root system through free diffusion, which was influenced by both the log Kow and the concentration of glyphosate in the nutrient solution, and that glyphosate was either easily transferred to the leaves through the transpiration stream, accumulated, or degraded. The degradation of glyphosate in V. myuros indicated that it has potential as a remediating plant for environmental restoration.| 저자 | Gao, W.; Zhang, Y.; Lin, M.; Mao, J.; Xing, B.; Li, Y.; Hou, R. |
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| 저널 | Ecotoxicology and environmental safety |
| 권·호·쪽 | 265, 115511 |
| PMID | 37774542 |
| DOI | 10.1016/j.ecoenv.2023.115511 |
| MeSH | Soil Pollutants; Biodegradation, Environmental; Festuca; Soil; Herbicides; Water; Tea; Glyphosate |