Soil Microbial Communities in Diverse Agroecosystems Exposed to the Herbicide Glyphosate.
Appl Environ Microbiol · 2020 · 86 · PMID 31836576 · 등급2 코호트·RCT 코호트연구 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물 · 식이
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글리포세이트는 농업에서 잡초 방제에 광범위하게 사용되고 있음에도 불구하고, 이 제초제가 토양 미생물 군집에 미치는 영향에 대해서는 의문이 남아있다. 기존 과학 문헌에는 글리포세이트가 관찰 가능한 영향을 미치지 않는다는 결과부터 *Fusarium* spp.와 같은 농업 병원균의 풍부화까지 상반된 결과들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 잎에 글리포세이트를 살포한 식물 뿌리와 그렇지 않은 인접 식물의 미생물 군집을 비교하기 위해 종합적인 현장 기반 연구를 수행하였다. 이 2년간의 연구는 메릴랜드주 벨츠빌과 미시시피주 스톤빌에서 다양한 유기농 및 일반 농업 시스템으로 재배된 옥수수와 대두 작물을 대상으로 진행되었다. 환경 메타바코드 증폭 산물 염기서열 분석을 통해 원핵생물군과 진균군이 기술되었으며, 토양의 화학적 및 물리적 특성도 함께 조사하였다. 옥수수와 대두 뿌리 일부를 배양하여 식물 병원균의 존재 여부를 선별하였다. 지리적 위치, 농업 시스템, 계절은 진균군과 원핵생물군 구성에 영향을 미치는 유의미한 요인이었다. 글리포세이트로 처리된 구획은 다른 요인들을 통제했을 때 전반적인 미생물 군집 구성 면에서 비처리 구획과 차이를 보이지 않았다. *Fusarium* spp.와 같은 생물의 상대적 풍부도에 대해 글리포세이트 처리가 영향을 미치지 않았음을 확인하였다. 식량 생산 시스템의 효율성을 높이는 동시에 부정적인 환경 영향을 줄이는 것은 증가하는 세계 인구의 필요를 성공적으로 충족시키기 위한 핵심 사회적 과제로 남아있다. 제초제인 글리포세이트는 전 세계 농업 생산에서 거의 보편적인 구성 요소가 되어 무경운 농업의 채택을 증가시키는 데 기여하였다. 이러한 광범위한 사용에도 불구하고, 글리포세이트 노출의 결과에 대해서는 상당한 논쟁이 남아있다. 본 논문에서는 글리포세이트 저항성 작물의 뿌리와 관련된 토양 미생물 군집에 대한 글리포세이트의 영향을 조사하였다. 메타바코딩 기술을 사용하여 다양한 농업 시스템의 토양 샘플(n = 768)에서 원핵생물군과 진균군을 평가하였다. 다양한 농업 시스템의 글리포세이트 저항성 옥수수 및 대두 품종과 관련된 토양 미생물 군집에 대해 글리포세이트로 인한 영향은 발견되지 않았다.ORIGINAL ABSTRACT
Despite glyphosate's wide use for weed control in agriculture, questions remain about the herbicide's effect on soil microbial communities. The existing scientific literature contains conflicting results, from no observable effect of glyphosate to the enrichment of agricultural pathogens such as Fusarium spp. We conducted a comprehensive field-based study to compare the microbial communities on the roots of plants that received a foliar application of glyphosate to adjacent plants that did not. The 2-year study was conducted in Beltsville, MD, and Stoneville, MS, with corn and soybean crops grown in a variety of organic and conventional farming systems. By sequencing environmental metabarcode amplicons, the prokaryotic and fungal communities were described, along with chemical and physical properties of the soil. Sections of corn and soybean roots were plated to screen for the presence of plant pathogens. Geography, farming system, and season were significant factors determining the composition of fungal and prokaryotic communities. Plots treated with glyphosate did not differ from untreated plots in overall microbial community composition after controlling for other factors. We did not detect an effect of glyphosate treatment on the relative abundance of organisms such as Fusarium spp.IMPORTANCE Increasing the efficiency of food production systems while reducing negative environmental effects remains a key societal challenge to successfully meet the needs of a growing global population. The herbicide glyphosate has become a nearly ubiquitous component of agricultural production across the globe, enabling an increasing adoption of no-till agriculture. Despite this widespread use, there remains considerable debate on the consequences of glyphosate exposure. In this paper, we examine the effect of glyphosate on soil microbial communities associated with the roots of glyphosate-resistant crops. Using metabarcoding techniques, we evaluated prokaryotic and fungal communities from agricultural soil samples (n = 768). No effects of glyphosate were found on soil microbial communities associated with glyphosate-resistant corn and soybean varieties across diverse farming systems.| 저자 | Kepler, R. M.; Epp Schmidt, D. J.; Yarwood, S. A.; Cavigelli, M. A.; Reddy, K. N.; Duke, S. O.; Bradley, C. A.; Williams, M. M.; Buyer, J. S.; Maul, J. E. |
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| 저널 | Applied and environmental microbiology |
| 권·호·쪽 | 86(5) |
| PMID | 31836576 |
| DOI | 10.1128/mSystems.00219-18 |
| MeSH | Bacteria; Fungi; Glycine; Herbicides; Maryland; Microbiota; Mississippi; Mycobiome; Plant Roots; Soil Microbiology; Glycine max; Zea mays; Glyphosate |