Dual beneficial activities of Paenibacillus ottowii NPDY10: glyphosate degradation, modulation of soil microbial communities, and antagonism against phytopathogenic fungi.
Microb Cell Fact · 2026 · 25 · PMID 41888780 · 등급6 세포·모델 in vitro · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 사람 · AMPA
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
배경: 제초제 글리포세이트의 광범위한 사용과 환경 잔류성은 인간 및 생태 건강에 심각한 우려를 제기한다. 따라서 효율적이고 지속 가능한 정화 전략을 개발하는 것이 중요하다. 미생물 분해와 생물학적 방제가 두 가지 유망한 접근법이다. 본 연구는 글리포세이트를 분해하고 토양 병원성 곰팡이에 길항성을 나타내는 박테리아 균주를 분리 및 특성화하고, 이것이 토양 미생물 군집에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 하였다. 결과: 본 연구에서는 Paenibacillus ottowii로 동정된 새로운 박테리아 균주 NPDY10을 분리 및 특성화하였으며, 이 균주는 효율적인 글리포세이트 분해와 광범위한 토양 병원성 곰팡이에 대한 길항성을 나타내는 두 가지 유익한 기능을 보인다. 최적 조건(pH 7-7.5, 30-35 °C) 하에서 NPDY10 균주는 제초제를 탄소원으로 이용하여 4일 이내에 400 mg L⁻¹의 글리포세이트를 완전히 분해하였다. UPLC-MS/MS를 이용한 대사체 프로파일링을 통해 아미노메틸인산(AMPA) 경로를 통한 글리포세이트 분해가 확인되었다. 논밭 현장 시험에서 NPDY10의 적용은 논물 내 글리포세이트 수준을 감소시켰고, 활성 대사의 시각적 지표로 작용하는 눈에 띄는 거품층이 형성되었다. 또한, NPDY10 균주는 시험관 내에서 광범위한 항진균 활성을 보여, 60.00%에서 92.00% 범위의 저해율을 가진 17종의 식물 병원성 곰팡이를 억제하였다. 후속된 옥수수 재배 시즌 동안 토양 미생물 군집 분석 결과, NPDY10 처리는 박테리아 다양성을 증가시키고 푸사리움(Fusarium) 및 지베렐라(Gibberella)와 같은 병원성 곰팡이 속의 상대적 풍부도를 억제하는 것으로 나타났다. 결론: Paenibacillus ottowii NPDY10은 지속 가능한 농업을 위한 유망한 다기능성 물질로, 토양 미생물 군집 조절을 통해 글리포세이트 생물학적 정화와 직접 및 간접적인 생물학적 방제 효과를 결합할 잠재력이 있어 토양 건강 개선에 기여할 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: The widespread use and environmental persistence of the herbicide glyphosate raise significant concerns for human and ecological health. Developing efficient and sustainable remediation strategies is therefore crucial. Microbial degradation and biocontrol are two promising approaches. This study aimed to isolate and characterize a bacterial strain capable of both degrading glyphosate and antagonizing soil-borne fungal pathogens, and to evaluate its impact on soil microbial communities. RESULTS: This study isolated and characterized a novel bacterial strain, NPDY10, identified as Paenibacillus ottowii, which exhibits dual beneficial functions: efficient glyphosate degradation and broad-spectrum antagonism against soil-borne fungal pathogens. Under optimal conditions (pH 7-7.5, 30-35 °C), strain NPDY10 completely degraded 400 mg L⁻¹ of glyphosate within four days, utilizing the herbicide as a carbon source. Metabolic profiling via UPLC-MS/MS confirmed glyphosate degradation via the aminomethylphosphonic acid (AMPA) pathway In a rice paddy field trial, the application of NPDY10 reduced glyphosate levels in paddy water, and a visible foam layer formed, serving as a visual indicator of active metabolism. Furthermore, strain NPDY10 demonstrated broad-spectrum antifungal activity in vitro, inhibiting 17 plant-pathogenic fungi with inhibition rates ranging from 60.00% to 92.00%. Analysis of soil microbial communities in a subsequent maize cultivation season revealed that NPDY10 treatment increased bacterial diversity and suppressed the relative abundance of pathogenic fungal genera such as Fusarium and Gibberella. CONCLUSION: Paenibacillus ottowii NPDY10 represents a promising multi-functional agent for sustainable agriculture, potentially combining glyphosate bioremediation with direct and indirect biocontrol effects through modulation of soil microbial communities, thereby contributing to improved soil health.| 저자 | Deng, Y.; Niu, Y.; Xu, Q.; Xie, D.; Su, Y.; Liu, D.; Chen, Y. H.; Han, Y.; Tian, D. |
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| 저널 | Microbial cell factories |
| 권·호·쪽 | 25(1) |
| PMID | 41888780 |
| DOI | 10.3389/fmicb.2018.00098 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Paenibacillus; Soil Microbiology; Herbicides; Fungi; Biodegradation, Environmental |