Glyphosate resistance and biodegradation by Burkholderia cenocepacia CEIB S5-2.
Environ Sci Pollut Res Int · 2024 · 31:37480-37495 · PMID 38776026 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 사람 · 제형(GBH)
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글리포세이트는 농업 및 도시 지역에서 다양한 잡초를 방제하고 여러 작물의 수확을 용이하게 하는 광범위하고 비선택적인 제초제이다. 현재 전 세계적으로 글리포세이트계 제제가 가장 많이 사용되는 제초제이다. 글리포세이트의 광범위한 사용은 환경 오염 사건 및 인간을 포함한 비표적 생물에 대한 부작용과 관련되어 왔다. 환경 내 글리포세이트 존재를 줄이고 그 잠재적인 부작용을 해결하기 위해서는 정화 및 처리 대안 개발이 필요하다. 미생물을 이용한 생물학적 정화(bioremediation)가 글리포세이트 오염 처리를 위한 실현 가능한 대안으로 제안되어 왔다. 본 연구는 멕시코 모렐로스 지역의 농경지에서 분리된 박테리아 균주인 *Burkholderia cenocepacia* CEIB S5-2의 글리포세이트 내성 프로파일 및 분해 능력을 보고한다. 한천 배지와 액체 배지 억제 분석에 따르면, 이 박테리아 균주는 고농도(2000 mg·L⁻¹)의 글리포세이트 노출에 저항성을 가질 수 있었다. 분해 분석에서, 이 박테리아 균주는 글리포세이트(50 mg·L⁻¹)와 주요 분해 대사산물인 아미노메틸포스폰산(AMPA)을 단 8시간 만에 빠르게 분해하는 능력을 보였다. *B. cenocepacia* CEIB S5-2의 유전체 데이터 분석 결과, 이 균주는 두 가지 대사 경로, 즉 사르코신 및 AMPA를 통해 글리포세이트 생물학적 분해와 관련된 효소를 암호화하는 유전자가 존재함을 확인하였다. 본 연구는 *Burkholderia* 속 종이 제초제 글리포세이트와 그 주요 분해 대사산물(AMPA)을 분해할 잠재력에 대한 새로운 정보를 제공한다. 나아가, 유전체 정보 분석을 통해 이 박테리아 그룹에서 글리포세이트 분해와 관련된 대사 경로를 최초로 제안할 수 있었다. 본 연구의 결과에 따르면, *B. cenocepacia* CEIB S5-2는 우수한 글리포세이트 생물학적 분해 능력을 나타내며 글리포세이트 생물학적 정화 접근법에 적용될 잠재력이 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a broad spectrum and non-selective herbicide employed to control different weeds in agricultural and urban zones and to facilitate the harvest of various crops. Currently, glyphosate-based formulations are the most employed herbicides in agriculture worldwide. Extensive use of glyphosate has been related to environmental pollution events and adverse effects on non-target organisms, including humans. Reducing the presence of glyphosate in the environment and its potential adverse effects requires the development of remediation and treatment alternatives. Bioremediation with microorganisms has been proposed as a feasible alternative for treating glyphosate pollution. The present study reports the glyphosate resistance profile and degradation capacity of the bacterial strain Burkholderia cenocepacia CEIB S5-2, isolated from an agricultural field in Morelos-México. According to the agar plates and the liquid media inhibition assays, the bacterial strain can resist glyphosate exposure at high concentrations, 2000 mg·L-1. In the degradation assays, the bacterial strain was capable of fast degrading glyphosate (50 mg·L-1) and the primary degradation metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) in just eight hours. The analysis of the genomic data of B. cenocepacia CEIB S5-2 revealed the presence of genes that encode enzymes implicated in glyphosate biodegradation through the two metabolic pathways reported, sarcosine and AMPA. This investigation provides novel information about the potential of species of the genus Burkholderia in the degradation of the herbicide glyphosate and its main degradation metabolite (AMPA). Furthermore, the analysis of genomic information allowed us to propose for the first time a metabolic route related to the degradation of glyphosate in this bacterial group. According to the findings of this study, B. cenocepacia CEIB S5-2 displays a great glyphosate biodegradation capability and has the potential to be implemented in glyphosate bioremediation approaches.| 저자 | Díaz-Soto, J. A.; Mussali-Galante, P.; Castrejón-Godínez, M. L.; Saldarriaga-Noreña, H. A.; Tovar-Sánchez, E.; Rodríguez, A. |
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| 저널 | Environmental science and pollution research international |
| 권·호·쪽 | 31(25), 37480-37495 |
| PMID | 38776026 |
| DOI | 10.2323/jgam.61.165 |
| MeSH | Glyphosate; Biodegradation, Environmental; Glycine; Burkholderia cenocepacia; Herbicides |