Insights Into Proliferation Effects of Low-Dose Glyphosate on Phytoplankton Communities.
Microb Ecol · 2025 · 88:75 · PMID 40670676 · 등급6 세포·모델 원저 · 환경과 생태 > 수생생물 · 환경시료 · 제형(GBH)
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글리포세이트계 제초제는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 농업 화학물질 중 하나이며, 그 광범위한 사용은 환경 건강과 수생태계에 위험을 초래한다. 지속적인 글리포세이트 유입은 식물플랑크톤 군집을 교란시켜 유해 조류 대발생(harmful algal blooms)을 유발할 가능성이 있다. 본 연구는 낮은 농도의 글리포세이트(0.05 mg/L)와 다양한 인 공급원에 노출된 미세조류 종의 증식을 조사하였으며, 특히 이전 연구에서 충분히 연구되지 않은 C-P 결합 및 C-O-P 결합 포스포네이트에 초점을 맞추었다. 우리는 시아노박테리아가 특히 인 제한 조건 하에서 C-P 결합 글리포세이트에 노출될 때 다른 조류 종보다 경쟁적 성장 우위를 보일 수 있다고 가설을 세웠다. 단일 배양 실험에서, *Microcystis aeruginosa*와 *Peridinium umbonatum var. inaequale*는 C-P 결합 포스포네이트로 배양되었을 때 생물량이 유의하게 증가한 반면, *Scenedesmus bijuga*는 유사한 조건에서 성장이 미흡하였다. 또한 *Peridinium umbonatum var. inaequale*는 글리포세이트 스트레스에 반응하여 가용성 단백질 함량 증가를 보여 적응적 스트레스 반응을 나타냈다. 공동 배양 실험에서는, *M. aeruginosa*가 *P. umbonatum var. inaequale*보다 글리포세이트에 대한 내성이 더 높았으나, 생물량 증가는 가용성 단백질 또는 APA와 유의미하게 상관관계가 없었다. 퇴적물-물 계면 실험에서는 글리포세이트 노출이 시아노박테리아의 생물량을 유의하게 증가시켰으며, 이는 무기 인 그룹보다 약 5배 더 높은 수준이었다. 특히, 시아노박테리아의 생물량이 전체의 20%를 초과했을 때, 녹조류(Chlorophyta)가 남세균(Cyanophyta)으로 대체되어 우점군을 형성하였으며, 이는 저농도 글리포세이트 노출 하에서 잠재적인 경쟁 우위를 시사하였다. 이러한 결과는 글리포세이트가 식물플랑크톤 군집 구성을 변화시킴으로써 시아노박테리아의 우점을 촉진할 수 있으며, 이는 영양분 제한된 수생 환경에서 유해 조류 대발생 빈도 증가에 기여할 가능성이 있음을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate-based herbicides are among the most widely used agricultural chemicals globally, and their widespread application presents risks to environmental health and aquatic ecosystems. Continuous glyphosate inputs disrupt phytoplankton communities, potentially triggering harmful algal blooms. This study examines the proliferation of microalgal species exposed to low glyphosate concentrations (0.05 mg/L) and various phosphorus sources, with a particular focus on C-P and C-O-P bond phosphonates, which have been insufficiently studied in previous research. We hypothesized that cyanobacteria might exhibit a competitive growth advantage over other algal species when exposed to C-P bond glyphosate, especially under phosphorus-limited conditions. In monoculture experiments, Microcystis aeruginosa and Peridinium umbonatum var. inaequale significantly increased their biomass when cultured with C-P bond phosphonates, whereas Scenedesmus bijuga failed to thrive under similar conditions. Peridinium umbonatum var. inaequale also displayed increased soluble protein content in response to glyphosate stress, indicating an adaptive stress response. In co-culture experiments, M. aeruginosa demonstrated greater tolerance to glyphosate than P. umbonatum var. inaequale, though biomass increases were not significantly correlated with soluble protein or APA. Sediment-water interface experiments revealed that glyphosate exposure significantly promoted cyanobacterial biomass, which was approximately five times greater than that of the inorganic phosphorus group. Notably, when cyanobacterial biomass exceeded 20% of the total, Cyanophyta replaced Chlorophyta as the dominant group, suggesting a potential competitive advantage under low-dose glyphosate exposure. These findings highlight that glyphosate may promote cyanobacterial dominance by altering phytoplankton community composition, potentially contributing to the increased frequency of harmful algal blooms in nutrient-limited aquatic environments.| 저자 | Su, J.; Su, Y.; Weng, Y.; Ayub, G.; She, C.; Xiao, Y. |
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| 저널 | Microbial ecology |
| 권·호·쪽 | 88(1), 75 |
| PMID | 40670676 |
| DOI | 10.1016/j.agee.2021.107740 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Phytoplankton; Herbicides; Biomass; Cyanobacteria; Phosphorus; Microcystis; Harmful Algal Bloom; Microalgae; Water Pollutants, Chemical; Ecosystem |