Differential Growth Responses of Marine Phytoplankton to Herbicide Glyphosate.
PLoS One · 2016 · 11:e0151633 · PMID 26985828 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식물
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글리포세이트는 잡초 제거에 사용되는 전 세계적으로 인기 있는 제초제이며, 그 광범위한 사용은 인산(P) 영양원 또는 식물플랑크톤의 성장 저해제로서 연안 해양에 축적될 수 있다. 본 연구에서는 다섯 가지 주요 연안 플랑크톤 문(haptophyta, bacillariophyta, dinoflagellata, raphidophyta, 및 chlorophyta)을 대표하는 열네 종에 대한 글리포세이트의 생리적 영향을 조사하였다. 서로 다른 용존 무기 인(DIP) 조건 하에서 다양한 농도의 글리포세이트에 대한 성장 반응을 바탕으로, 플랑크톤 종들을 다섯 그룹으로 분류할 수 있었다. 그룹 I (Emiliania huxleyi, Skeletonema costatum, Phaeodactylum tricornutum)은 무균 배양액에서 성장을 지지하기 위해 글리포세이트를 유일한 P원으로 활용할 수 있었으나, DIP가 존재할 경우 36-μM 및 360-μM의 글리포세이트 모두에 의해 저해되었다. 그룹 II (Karenia mikimotoi, Prorocentrum minimum, Dunaliella tertiolecta, Symbiodinium sp., Heterosigma akashiwo, 및 Alexandrium catenella)는 성장을 지지하기 위해 글리포세이트를 유일한 P원으로 활용할 수 없었으며, DIP 존재 하에서 36-μM의 글리포세이트에는 영향을 받지 않았으나 360-μM의 글리포세이트에 의해 저해되었다. 그룹 III (Isochrysis galbana)는 DIP 조건과 관계없이 글리포세이트에 의해 지속적으로 성장이 촉진되었고, 그룹 IV (Thalassiosira weissflogii, Thalassiosira pseudonana, 및 Chattonella marina)는 글리포세이트에 의해 저해되었다. 그룹 V (Amphidinium carterae)는 DIP 조건과 관계없이 글리포세이트에 대해 측정 가능한 반응을 보이지 않았다. 이러한 분류는 플랑크톤 종의 계통 발생적 관계와 일치하지 않으며, 환경적 압력에 의해 유도된 기능적 분화를 시사한다. 본 연구는 글리포세이트가 일부 종에게는 P원으로 사용될 수 있지만 다른 일부 종에게는 독성이 있으며 또 다른 일부 종에는 영향을 미치지 않을 수 있음을 보여준다. 관찰된 차별적인 효과들은 글리포세이트의 지속적인 사용과 이 제초제의 연안 해수 내 농도 증가는 연안 해양 플랑크톤 군집 구조에 상당한 영향을 미칠 가능성이 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a globally popular herbicide to kill weeds and its wide applications may lead to accumulation in coastal oceans as a source of phosphorus (P) nutrient or growth inhibitor of phytoplankton. We studied the physiological effects of glyphosate on fourteen species representing five major coastal phytoplankton phyla (haptophyta, bacillariophyta, dinoflagellata, raphidophyta, and chlorophyta). Based on growth responses to different concentrations of glyphosate under contrasting dissolved inorganic phosphorus (DIP) conditions, we found that phytoplankton species could be classified into five groups. Group I (Emiliania huxleyi, Skeletonema costatum, Phaeodactylum tricornutum) could utilize glyphosate as sole P-source to support growth in axenic culture, but in the presence of DIP, they were inhibited by both 36-μM and 360-μM glyphosate. Group II (Karenia mikimotoi, Prorocentrum minimum, Dunaliella tertiolecta, Symbiodinium sp., Heterosigma akashiwo and Alexandrium catenella) could not utilize glyphosate as sole P-source to support growth, and in the presence of DIP growth was not affected by 36-μM but inhibited by 360-μM glyphosate. Glyphosate consistently enhanced growth of Group III (Isochrysis galbana) and inhibited Group IV (Thalassiosira weissflogii, Thalassiosira pseudonana and Chattonella marina) regardless of DIP condition. Group V (Amphidinium carterae) exhibited no measurable response to glyphosate regardless of DIP condition. This grouping is not congruent with the phylogenetic relationships of the phytoplankton species suggesting functional differentiation driven by environmental pressure. We conclude that glyphosate could be used as P-source by some species while is toxic to some other species and yet has no effects on others. The observed differential effects suggest that the continued use of glyphosate and increasing concentration of this herbicide in the coastal waters will likely exert significant impact on coastal marine phytoplankton community structure.| 저자 | Wang, C.; Lin, X.; Li, L.; Lin, S. |
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| 저널 | PloS one |
| 권·호·쪽 | 11(3), e0151633 |
| PMID | 26985828 |
| DOI | 10.1016/j.chemosphere.2010.07.005 |
| MeSH | Animals; Chlorophyta; Diatoms; Dinoflagellida; Glycine; Haptophyta; Herbicides; Phytoplankton; Glyphosate |