Synergetic toxicity of silver nanoparticle and glyphosate on wheat (Triticum aestivum L.).
Sci Total Environ · 2021 · 797:149200 · PMID 34303973 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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은나노입자(AgNPs)는 산업 및 농업 생산에서 가장 흔하게 사용되는 나노물질 중 하나이다. 글리포세이트는 광범위한 제초제로, 작물 성장에 경쟁하는 잡초의 체관부에서 주로 작용하며 농업에 널리 사용된다. 본 연구에서는 AgNPs와 글리포세이트가 밀의 생리적 형태, 유전자 전사 및 근권 미생물총에 미치는 상호작용 효과를 조사하였다. 그 결과, 시험 농도에서의 AgNPs 단독 처리와 글리포세이트 단독 처리는 밀의 생장과 근권 미생물총의 구조 및 다양성에 약간의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 AgNPs와 글리포세이트(Gly)를 함께 처리한 그룹(AgNPs + Gly)은 밀의 성장을 강하게 억제하고 유전자 전사에 영향을 미쳤다. 총적으로, 각각 AgNPs, 글리포세이트 및 복합 처리에 의해 차등 발현되는 유전자는 955개, 601개, 1336개로 확인되었다. KEGG 분석에 따르면, 복합 처리 그룹은 페닐프로파노이드 생합성 관련 유전자들의 전사 상향 조절을 통해 항산화 반응을 유도하였다. 또한, 복합 처리에서는 더 많은 에너지가 필요하며 세포막이 손상된 것이 관찰되었고, 이는 자당, 녹말 및 지질 합성의 상향 조절로 나타났다. 더욱이, 토양 미생물총 내에서 Bradyrhizobium, Devosia, Kribbella, Sphingopyxis(질소 고정 박테리아), 그리고 Streptomyces(식물 생장 촉진 박테리아)의 상대적 풍부도가 감소하였으며, 이는 질소 고정과 일부 유익 물질 분비가 복합 처리로 인해 억제되었음을 시사한다. 본 연구는 AgNPs와 글리포세이트의 상승 효과가 밀 성장에 부정적인 영향을 미쳤음을 강조하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Silver nanoparticles (AgNPs) are one of the most commonly used nanomaterials in industrial and agricultural production. Glyphosate is a broad-spectrum systemic herbicide, which mainly acts in the phloem of weeds that compete with crop growth and is widely used in agriculture. This study investigated the interactive effects of AgNPs and glyphosate on the physiological morphology, gene transcription, and rhizosphere microorganisms of wheat. Our results demonstrated that wheat growth, and the structure and diversity of rhizosphere microorganisms were slightly influenced by AgNPs and glyphosate single treatment at the test concentration. However, AgNPs and glyphosate (Gly) combined treatment (AgNPs + Gly) strongly inhibited wheat growth and influenced gene transcription. In total, 955, 601, and 1336 genes were determined to be differentially expressed in AgNPs, glyphosate, and combined treatment, respectively. According to KEGG analysis, the combined groups induced an antioxidant response by upregulating the transcription of phenylpropanoid biosynthesis-related genes. In addition, more energy was needed, and disrupted cell membrane was shown in the combined treatment, which displayed in the upregulation of sucrose, starch, and lipid synthesis. Moreover, the relative abundance of Bradyrhizobium, Devosia, Kribbella, Sphingopyxis (nitrogen-fixing bacteria), and Streptomyces (plant growth-promoting bacteria) in soil microbiota were decreased, implicated that nitrogen fixation and some beneficial substance secretions were inhibited by the combined treatment. This study emphasized that the synergetic effects of AgNPs and glyphosate exerted a negative impact on wheat growth.| 저자 | Feng, L.; Xu, N.; Qu, Q.; Zhang, Z.; Ke, M.; Lu, T.; Qian, H. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 797, 149200 |
| PMID | 34303973 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2021.149200 |
| MeSH | Glycine; Metal Nanoparticles; Rhizosphere; Silver; Soil Microbiology; Triticum; Glyphosate |