Glyphosate biodegradation and potential soil bioremediation by Bacillus subtilis strain Bs-15.
Genet Mol Res · 2015 · 14:14717-30 · PMID 26600533 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 사람
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글리포세이트와 글리포세이트 함유 제초제는 포유류, 인간 및 토양 미생물 생태계에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 생물학적 정화(bioremediation)를 통해 토양 내 글리포세이트 분해 능력을 향상시킬 방법 개발이 중요하다. 본 연구에서는 바실러스 서브틸리스 Bs-15를 이용한 토양 내 글리포세이트 분해 및 생물학적 정화 잠재력을 조사하였다. Bs-15는 고농도의 글리포세이트에서도 잘 자랐으며, Bs-15가 견딜 수 있는 최대 농도는 40,000 mg/L에 달했다. 박테리아 성장과 글리포세이트 분해의 최적 조건은 글리포세이트 농도 < 10,000 mg/L, 온도 35°C, pH 8.0이었다. 최적 발효는 접종 비율 4%로 180 rpm에서 60시간 동안 이루어졌다. Bs-15는 무균 토양에서 글리포세이트를 17.65% (12 h)에서 66.97% (96 h)까지, 비무균 토양에서는 19.01% (12 h)에서 71.57% (96 h)까지 분해하였다. BIOLOG ECO 플레이트 테스트를 사용한 결과, 72시간 이전에는 Bs-15 접종 토양과 대조군 토양 간의 평균 우물 색상 발달 값에 유의미한 차이가 관찰되지 않았으나, 72시간 이후에는 유의미한 차이($P < 0.01$)가 있었다. Bs-15 존재 하에서 5가지 기능 다양성 지수(Shannon index, Shannon uniformity, Simpson index, McIntosh index 및 McIntosh uniformity)는 대조군 토양에 비해 더 높게 나타났다($P < 0.01$). 이러한 결과는 Bs-15가 글리포세이트 함유 제초제 오염을 완화하고 글리포세이트 오염 토양의 미생물 기능 다양성을 증가시켜, 궁극적으로 글리포세이트 오염 토양의 생물학적 정화를 향상시키는 데 사용될 수 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate and glyphosate-containing herbicides have an adverse effect on mammals, humans, and soil microbial ecosystems. Therefore, it is important to develop methods for enhancing glyphosate degradation in soil through bioremediation. We investigated the potential of glyphosate degradation and bioremediation in soil by Bacillus subtilis Bs-15. Bs-15 grew well at high concentrations of glyphosate; the maximum concentration tolerated by Bs-15 reached 40,000 mg/L. The optimal conditions for bacterial growth and glyphosate degradation were less than 10,000 mg/L glyphosate, with a temperature of 35°C and a pH of 8.0. Optimal fermentation occurred at 180 rpm for 60 h with an inoculum ratio of 4%. Bs-15 degraded 17.65% (12 h) to 66.97% (96 h) of glyphosate in sterile soil and 19.01% (12 h) to 71.57% (96 h) in unsterilized soil. Using a BIOLOG ECO plate test, we observed no significant difference in average well color development values between the soil inoculated with Bs-15 and the control soil before 72 h, although there was a significant difference (P < 0.01) after 72 h. In the presence of Bs-15, the 5 functional diversity indices (Shannon index, Shannon uniformity, Simpson index, McIntosh index, and McIntosh uniformity) were greater (P < 0.01) compared with the control soil. These results indicate that Bs-15 could be used to alleviate contamination from glyphosate-containing herbicides, increasing the microbial functional diversity in glyphosate-contaminated soils and thus enhancing the bioremediation of glyphosate-contaminated soils.| 저자 | Yu, X. M.; Yu, T.; Yin, G. H.; Dong, Q. L.; An, M.; Wang, H. R.; Ai, C. X. |
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| 저널 | Genetics and molecular research : GMR |
| 권·호·쪽 | 14(4), 14717-30 |
| PMID | 26600533 |
| DOI | 10.4238/2015.November.18.37 |
| MeSH | Bacillus subtilis; Biodegradation, Environmental; Ecosystem; Glycine; Herbicides; Humans; Soil Microbiology; Soil Pollutants; Glyphosate |