Herbicide Selection Promotes Antibiotic Resistance in Soil Microbiomes.
Mol Biol Evol · 2021 · 38:2337-2350 · PMID 33592098 · 등급2 코호트·RCT 코호트연구 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 미생물
요약 생성 대기 중입니다.
초록 전문 번역 · gemma4:e4b
제초제는 농업에서 가장 널리 사용되는 화학물질 중 하나이다. 제초제가 비표적 생물에 해롭다는 것은 알려져 있으나, 제초제가 토양 미생물 군집의 구성과 기능에 미치는 영향은 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 널리 사용되는 세 가지 제초제인 글리포세이트(glyphosate), 글루포시네이트(glufosinate), 그리고 디캄바(dicamba)를 적용했을 때, 박테리아 군집의 풍부도, 다양성 및 구성에는 뚜렷한 변화가 없었음에도 불구하고 토양 미생물총 내 항생제 내성 유전자(ARGs)와 이동성 유전 요소(MGEs)의 유병률이 증가함을 보여준다. 기작적으로, 이러한 결과는 이전에 잘 알려진 제초제 및 ARGs에 여러 돌연변이를 획득한 더 높은 내성을 가진 균주에 대한 양성 선택에 의해 설명될 수 있다. 더욱이, 제초제 노출은 세포막 투과성과 다제내성 플라스미드의 접합 빈도를 증가시켜 박테리아 간 ARG 이동을 촉진하였다. 유사한 패턴은 중국 11개 성의 농업 토양에서도 발견되었으며, 이곳에서는 제초제 적용 및 토양 내 글리포세이트 잔류 수준이 제초제가 없는 대조 지역에 비해 ARGs와 MGEs의 풍부도 증가와 연관되어 있었다. 종합적으로, 본 연구 결과는 제초제 적용이 토양 미생물총의 유전적 구성을 변화시킴으로써 ARGs와 MGEs를 풍부하게 할 수 있으며, 이는 농업 환경에서 전 세계적인 항균제 내성 문제에 기여할 가능성이 있음을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Herbicides are one of the most widely used chemicals in agriculture. While they are known to be harmful to nontarget organisms, the effects of herbicides on the composition and functioning of soil microbial communities remain unclear. Here we show that application of three widely used herbicides-glyphosate, glufosinate, and dicamba-increase the prevalence of antibiotic resistance genes (ARGs) and mobile genetic elements (MGEs) in soil microbiomes without clear changes in the abundance, diversity and composition of bacterial communities. Mechanistically, these results could be explained by a positive selection for more tolerant genotypes that acquired several mutations in previously well-characterized herbicide and ARGs. Moreover, herbicide exposure increased cell membrane permeability and conjugation frequency of multidrug resistance plasmids, promoting ARG movement between bacteria. A similar pattern was found in agricultural soils across 11 provinces in China, where herbicide application, and the levels of glyphosate residues in soils, were associated with increased ARG and MGE abundances relative to herbicide-free control sites. Together, our results show that herbicide application can enrich ARGs and MGEs by changing the genetic composition of soil microbiomes, potentially contributing to the global antimicrobial resistance problem in agricultural environments.| 저자 | Liao, H.; Li, X.; Yang, Q.; Bai, Y.; Cui, P.; Wen, C.; Liu, C.; Chen, Z.; Tang, J.; Che, J.; Yu, Z.; Geisen, S.; Zhou, S.; Friman, V. P.; Zhu, Y. G. |
|---|---|
| 저널 | Molecular biology and evolution |
| 권·호·쪽 | 38(6), 2337-2350 |
| PMID | 33592098 |
| DOI | 10.1093/molbev/msab029 |
| MeSH | Drug Resistance, Bacterial; Gene Transfer, Horizontal; Genes, Bacterial; Herbicides; Interspersed Repetitive Sequences; Microbiota; Mutation; Plasmids; Selection, Genetic; Soil Microbiology |