Influence of organophosphonates as alternative P-sources on bacterial transformation of glyphosate.
Environ Pollut · 2025 · 371:125872 · PMID 39984020 · 등급8 기타 원저 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 미생물 · AMPA
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글리포세이트의 인(P) 제한 조건 하에서의 생물변환은 수많은 박테리아 균주에서 입증되어 왔다. 그러나 글리포세이트 외에도 박테리아는 광범위한 다른 생체 유래 및 합성 유기인 화합물(예: 유기인산나트륨, OPs)을 P 공급원으로 이용할 수 있다. 환경 내 OPs의 만연성은 박테리아가 글리포세이트만이 유일한 P 함유 화합물인 조건을 마주칠 가능성을 낮춘다. 공존하는 OPs가 글리포세이트의 생물변환에 미치는 영향을 연구하기 위해, 우리는 글리포세이트와 추가적인 OP를 동시에 P 공급원으로 제공하는 조건에서 박테리아 균주 Achromobacter insolitus strain Kg 19 (A. Kg 19) 및 Ochrobactrum pituitosum strain GPr1-13 (O. GPr1-13)을 이용한 배치 배양 실험을 수행하였다. 글리포세이트와 추가적인 단인산나트륨(아미노메틸인산나트륨(AMPA), 2-아미노에틸인산나트륨(AEP), 또는 페닐인산나트륨(PPA))를 이용한 실험 결과, 글리포세이트가 가장 선호도가 낮은 P 공급원임을 보여주었다. 더욱이, 과량의 AMPA 또는 AEP의 반복적인 공급은 글리포세이트의 생물변환을 저해하였다. 균주 A. Kg 19의 경우, AEP와 AMPA에 대해 글리포세이트 변환이 일어나지 않은 임계 농도는 각각 약 40 $\mu$M 및 120 $\mu$M이었다. 반면, 합성 이인산나트륨(이미노디(메틸렌 인산나트륨)(IDMP) 또는 1-하이드록시에탄-1,1-이인산나트륨(HEDP))가 존재할 때는 균주 A. Kg 19가 글리포세이트를 P 공급원으로 선호하였다. IDMP는 글리포세이트 고갈 후에 변환되었으나, HEDP 농도는 실험 전반에 걸쳐 일정하게 유지되었고 그 존재는 세포 성장과 글리포세이트의 변환 모두를 지연시켰다. AMPA 및 기타 OPs가 환경에 만연하게 존재하는 점을 고려할 때, 본 연구 결과는 OPs의 존재가 글리포세이트의 생물변환 잠재력을 저해하여 이전 연구에서 보고된 것보다 낮은 변환율로 이어질 수 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate biotransformation under phosphorus (P)-limiting conditions has been demonstrated for numerous bacterial strains. However, besides glyphosate bacteria can utilize a broad spectrum of other biogenic and synthetic organophosphorus compounds (e.g., organophosphonates, OPs) as P-sources. The ubiquity of OPs in the environment reduces the likelihood that bacteria will encounter conditions where glyphosate is the only P-containing compound. To study the impact of co-existing OPs on the biotransformation of glyphosate, we conducted batch cultivation experiments with the bacterial strains Achromobacter insolitus strain Kg 19 (A. Kg 19) and Ochrobactrum pituitosum strain GPr1-13 (O. GPr1-13) in which glyphosate and an additional OP were simultaneously provided as P-sources. Experiments with glyphosate and one additional monophosphonate (aminomethylphosphonate (AMPA), 2-aminoethylphosphonate (AEP), or phenylphosphonate (PPA)) showed that glyphosate was the least preferred P-source. Furthermore, the repeated supply of excess AMPA or AEP hindered the biotransformation of glyphosate. For strain A. Kg 19, AEP and AMPA threshold concentrations above which no glyphosate transformation occurred were approximately 40 and 120 μM, respectively. Conversely, in the presence of a synthetic diphosphonate (iminodi(methylene phosphonate) (IDMP) or 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonate (HEDP)), strain A. Kg 19 preferred glyphosate as P-source. While IDMP was transformed after the depletion of glyphosate, HEDP concentration remained constant throughout the experiment and its presence retarded both cell growth and transformation of glyphosate. In light of the ubiquitous presence of AMPA and other OPs in the environment, our findings indicate that the presence of OPs may compromise the biotransformation potential of glyphosate, leading to lower transformation rates than those reported in previous studies.| 저자 | Kourtaki, K.; Buchner, D.; Martin, P. R.; Thompson, K. J.; Haderlein, S. B. |
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| 저널 | Environmental pollution (Barking, Essex : 1987) |
| 권·호·쪽 | 371, 125872 |
| PMID | 39984020 |
| DOI | 10.1016/j.envpol.2025.125872 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Organophosphonates; Herbicides; Biotransformation; Ochrobactrum; Achromobacter; Biodegradation, Environmental; Phosphorus |