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Metagenomics reveals the effects of glyphosate on soil microbial communities and functional profiles of C and P cycling in the competitive vegetation control process of Chinese fir plantation.
Environ Res · 2023 · 238:117162 · PMID 37722584 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
비록 다양한 환경에서 글리포세이트가 미생물총에 미치는 영향을 조사하기 위해 상당한 노력이 기울여졌으나, 중국측백나무 숲의 잡초 방제 과정에서의 토양 미생물 군집 및 기능적 프로파일에 대한 지식은 제한적이다. 본 연구에서는 중국측백나무 숲에서 글리포세이트를 잎 살포한 후 1, 2, 3, 4개월 경과 시점의 미생물 군집 및 기능 유전자의 풍부도와 다양성을 확인하기 위해 샷건 메타유전체 염기서열 분석을 이용하였다. 그 결과, 글리포세이트는 16S rRNA 유전자 복사 수(qPCR)를 16.9% 증가시키고, 박테리아 다양성(Shannon 지수)과 박테리아 공존 네트워크의 복잡성을 개선하였으며, 일부 박테리아 및 곰팡이 분류군의 풍부도를 변화시켰으나, ITS 유전자 복사 수, 곰팡이 Shannon 지수, 그리고 박테리아 및 곰팡이 군집(PCoA)에는 영향을 미치지 않았다. 글리포세이트 살포는 첫 달에 유기 P 광물화 관련 미생물 기능 잠재력을 10.7%, 키틴 분해 관련을 13.1%, 그리고 PL을 제외한 CAZy 유전자군을 11.5% 감소시키는 것으로 나타났으나, 장기간에 걸친 P 및 C 순환에 대한 미생물 유전자 프로파일에는 영향을 주지 않았다. 또한, 글리포세이트는 토양 TOC, DOC 및 $\text{NH}_4^+$-$\text{H}$ 함량을 각각 17.6%, 52.3%, 44.6% 감소시켰으며, 중국측백나무 잎의 전분, 수용성 당, Zn 및 Fe 함량도 각각 20.6%, 19.8%, 32.8%, 48.4% 감소시켰다. 맨틀 테스트, Spearman 상관관계 분석 및 PLS-PM 모델은 토양 특성, 나무 영양분, 박테리아 및 곰팡이 군집, 그리고 미생물 기능 잠재력 간의 연관성이 글리포세이트에 의해 영향을 받는다는 것을 보여주었다. 본 연구 결과는 다른 지역과 기전적 연구를 통해 검증될 필요가 있으나, 글리포세이트의 잎 살포가 중국측백나무 묘목에 잠재적인 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 영향이 $\text{AN}$, $\text{DON}$ 및 $\text{NH}_4^+$-$\text{H}$를 포함한 박테리아 군집과 토양 특성의 변화에 기여할 수 있음을 시사한다.
ORIGINAL ABSTRACT
Although considerable efforts have been devoted to investigate the behavior of glyphosate on microbiome in various environment, knowledge about the soil microbial community and functional profile in weeds control process of the Chinese fir plantation are limited. In this study, shotgun metagenomic sequencing was used to determine the abundance and diversity of microbial communities and functional genes after foliar application of glyphosate for 1, 2, 3 and 4 months in a Chinese fir plantation. The results showed that glyphosate increased the copy numbers (qPCR) of 16S rRNA gene for 16.9%, improved the bacterial diversity (Shannon index) and complexity of bacterial co-occurrence network, and changed the abundances of some bacterial and fungal taxa, but had no effects on ITS gene copy numbers, fungal Shannon index, and bacterial and fungal communities (PCoA). Glyphosate application significantly decreased the amount of microbial function potentials involved in organic P mineralization for 10.7%, chitin degradation for 13.1%, and CAZy gene families with an exception of PL for 11.5% at the first month, while did not affect the profile of microbial genes response to P and C cycling in longer term. In addition, glyphosate reduced the contents of soil TOC, DOC and NH4+-H for 17.6%, 52.3% and 44.6% respectively, and decreased the starch, soluble sugar, Zn and Fe of Chinese fir leaves for 20.6%, 19.8%, 32.8% and 48.4% respectively. Mantle test, Spearman's correlation, and PLS-PM model revealed the connections among soil properties, tree nutrients, bacterial and fungal communities, and microbial function potentials were influenced by glyphosate. While our findings need to be validated in other filed and mechanistic studies, they may indicate that the foliar application of glyphosate has a potential effect on Chinese fir seedlings, and this effect may contribute to the changes of the bacterial community and soil properties including AN, DON and NH4+-H.
저자Wang, S.; Han, Y.; Wu, X.; Sun, H.
저널Environmental research
권·호·쪽238(Pt 1), 117162
PMID37722584
DOI10.1016/j.envres.2023.117162
MeSHSoil; Cunninghamia; RNA, Ribosomal, 16S; Soil Microbiology; Microbiota; Bacteria; Glyphosate
APA 7판
Wang, S., Han, Y., Wu, X., & Sun, H. (2023). Metagenomics reveals the effects of glyphosate on soil microbial communities and functional profiles of C and P cycling in the competitive vegetation control process of Chinese fir plantation. Environ Res, 238(Pt 1), 117162. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117162
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