Assessing the individual and combined effects of ZnO nanoparticles and glyphosate on the gut microbiota of tadpoles.
Front Microbiol · 2026 · 17:1751143 · PMID 41971327 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 수생생물
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서론: 아연 산화물 나노입자(ZnO NPs)와 글리포세이트에 의한 담수 공동 오염은 양서류에게 증가하는 위협이 되고 있다. 장내 미생물총은 숙주 대사 및 면역의 중심이지만, 이러한 오염 물질들이 올챙이의 미생물 항상성 및 그로 인한 취약성에 미치는 개별적 및 시너지적 영향은 아직 충분히 탐구되지 않았다. 방법: 본 연구는 ZnO NPs와 글리포세이트가 단독으로 또는 결합하여 라나 디보프스키(Rana dybowskii) 올챙이의 장내 미생물총에 미치는 영향을 조사하였다. 처리 그룹에는 ZnO NPs, 글리포세이트, 두 물질 모두 노출 그룹 및 대조군이 포함되었다. 장 내용물 샘플에서 전체 DNA를 추출하였고, 박테리아 16S rRNA 유전자의 V3-V4 영역을 증폭하여 Illumina MiSeq 플랫폼으로 염기서열 분석하였다. 결과: 다양성 분석 결과, ZnO와 글리포세이트 처리가 개별적으로 그리고 시너지적으로 미생물 군집을 교란시키면서 알파 및 베타 다양성 지수에 유의미한 변화가 나타났다. 장내 미생물 불균형 지수(MDI)는 처리 그룹에서 상승하여 미생물 불균형을 나타냈다. Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteriota와 같은 우점 문(phyla)은 모든 처리군에 걸쳐 풍부도에 유의미한 변화를 보였다. KEGG 분석을 통한 기능적 경로 예측은 대사 과정, 면역 기능 및 질병 관련 경로의 교란을 강조하였다. 생태학적 조립 모델은 오염 물질 노출 하에서 미생물총 변화가 결정론적 과정에 의해 주로 지배됨을 시사하였다. 이러한 발견들은 ZnO NPs와 글리포세이트가 양서류 장내 미생물총에 해로운 영향을 미치며, 이는 양서류 건강 및 생태계 안정성에 잠재적인 함의를 가짐을 보여준다. 논의: 다양성 지표, 불균형 지수 및 군집 조립 모델을 통합함으로써, ZnO NPs와 글리포세이트가 올챙이 장내 미생물총을 대체 기능 상태로 변화시킬 수 있음을 보여주었다. 이는 혼합 오염과 미생물 매개 취약성을 연결하며, 양서류 위험 평가를 위한 미생물 바이오마커 및 기전적 표적을 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
INTRODUCTION: Freshwater co-contamination by zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) and glyphosate poses a rising threat to amphibians. While the gut microbiota is central to host metabolism and immunity, the individual and synergistic impacts of these pollutants on tadpole microbial homeostasis-and the resulting vulnerability-remain largely unexplored. METHODS: This study examines the impact of ZnO NPs and glyphosate, alone and combined, on the gut microbiota of Rana dybowskii tadpoles. Treatments included exposure to ZnO NPs, glyphosate, both, or a control. Total DNA was extracted from intestinal contents samples, and the V3-V4 region of the bacterial 16S rRNA gene was amplified and sequenced on an Illumina MiSeq platform. RESULTS: Diversity analyses revealed significant alterations in alpha and beta diversity indices, with the ZnO and glyphosate treatments individually and synergistically disrupting microbial communities. The gut microbiota dysbiosis index (MDI) was elevated in treated groups, indicating microbial imbalance. Dominant phyla such as Firmicutes, Proteobacteria, and Actinobacteriota exhibited significant shifts in abundance across treatments. Functional pathway predictions via Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analysis highlighted disruptions in metabolic processes, immune function, and disease-related pathways. Ecological assembly models suggested that deterministic processes predominantly governed microbiota changes under pollutant exposure. These findings underscore the detrimental impact of ZnO NPs and glyphosate on amphibian gut microbiota, with potential implications for amphibian health and ecosystem stability. DISCUSSION: By integrating diversity metrics, a dysbiosis index, and community assembly models, we show that ZnO NPs and glyphosate can shift the tadpole gut microbiota toward an alternative functional state. This links mixture pollution to microbiota-mediated vulnerability and provides microbial biomarkers and mechanistic targets for amphibian risk assessment.| 저자 | Xue-Dong, H.; Peng, G.; Qing, T.; Hong-Sheng, Y.; De-Cai, L. |
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| 저널 | Frontiers in microbiology |
| 권·호·쪽 | 17, 1751143 |
| PMID | 41971327 |
| DOI | 10.1016/j.jhazmat.2021.127968 |