Glyphosate Bioremediation Facilitated by Serratia ureilytica-Derived Biosurfactants Using Amazonian Biodiversity: Genomic Insights and Adsorption Dynamics.
J Xenobiot · 2026 · 16 · PMID 42041860 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양 거동 · 제형(GBH)
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글리포세이트의 광범위한 환경 확산은 이 제초제를 지배적인 인위적 이물질로 자리매김하게 하였으며, 토양 무결성을 회복하기 위해 진보된 생물학적 정화 전략을 필요로 한다. 본 연구는 세라티아 유레일리티카(Serratia ureilytica) BM01-BS가 생산한 계면활성제가 글리포세이트 오염 토양에서 가지는 생물학적 정화 효능을 평가하고, 그 흡착 동역학 및 생태독성학적 안전성을 확립하였다. 균주 S. ureilytica BM01-BS는 바바수(Attalea speciosa) 폐기물을 유일한 영양원으로 사용하여 3.7 g·L⁻¹의 계면활성제 수율을 보였으며, 이는 유망한 표면 특성을 나타냈다. 전체유전체 염기서열 분석 및 생합성 유전자 클러스터 마이닝 결과, 이 균주는 계면활성제 생산에 관여하는 뿌리모이드형 지질펩타이드와 상동성이 있는 비리보솜 펩티드 합성효소(NRPS) 클러스터를 가지고 있음이 확인되었다. 글리포세이트 오염 토양에서의 생물학적 정화 분석 결과, 약 60분 이내에 95%를 초과하는 제거 효율을 보여 합성 계면활성제 SDS보다 우수한 성능을 나타냈다(20-30% 효율). 동역학 및 등온 모델링은 생물학적 정화 과정이 화학흡착에 의해 지배되며, 유사 2차 반응 모델(R² = 0.998)을 따르고 최대 흡착 용량이 845 µg·kg⁻¹임을 시사하였다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 해당 계면활성제가 글리포세이트를 효과적으로 제거하고, 글리포세이트 관련 인산 및 카르복실기 밴드의 완전한 소멸로 입증되듯이 토양의 무기물적 무결성을 회복시킴을 확인하였다. 생태독성학적 평가는 해당 생물학적 정화 과정의 환경적 안전성을 검증하였다. 이러한 결과는 BM01-BS 계면활성제를 글리포세이트 영향 지역에서 생태학적 복원력을 향상시키는 지속 가능한, 생물다양성 기반 보조제로 위치시킨다.ORIGINAL ABSTRACT
The pervasive environmental dispersal of glyphosate has established this herbicide as a dominant anthropogenic xenobiotic, necessitating advanced bioremediation strategies to restore soil integrity. This study assessed the bioremediation efficacy of biosurfactants produced by Serratia ureilytica BM01-BS in glyphosate-contaminated soils, establishing their adsorption dynamics and ecotoxicological safety. The strain S. ureilytica BM01-BS gave a biosurfactant yield of 3.7 g·L-1 with promising surface properties, utilizing babassu (Attalea speciosa) waste as the sole nutrient source. Whole-Genome Sequencing and Biosynthetic Gene Cluster mining identified a Nonribosomal Peptide Synthetase cluster homologous to rhizomide-type lipopeptides responsible for biosurfactant production. Bioremediation assays in glyphosate-contaminated soils demonstrated a removal efficiency exceeding 95% in approximately 60 min, outperforming the synthetic surfactant SDS (20-30% efficiency). Kinetic and isothermal modeling suggest that the bioremediation process is governed by chemisorption, adhering to a pseudo-second-order model (R2 = 0.998) with a maximum adsorption capacity of 845 µg·kg-1. Fourier-Transform Infrared spectroscopy confirmed that the biosurfactant effectively removes glyphosate and restores the soil's mineral integrity, as evidenced by the complete disappearance of glyphosate-associated phosphonic and carboxylic bands. Ecotoxicological assessments verified the environmental safety of the bioremediation process. These findings position the BM01-BS biosurfactant as a sustainable, biodiversity-based adjuvant for enhancing ecological resilience in glyphosate-impacted landscapes.| 저자 | Silva, K. W. D.; da Silva, E. C.; Sá, G. C. D. S.; Alves, J. A.; Santos, D. A.; Orsato, A.; Leite, K.; Silva, D. S. D.; Silva, A. R. S. D.; Luis, Z. G.; Santos, F. K. A. D.; Bitencourt, J. A. P.; Quintella, C. M.; Rodrigues, P. D.; Camilios-Neto, D.; Race, P. R.; Stach, J. E. M.; Santos, S. C. D. |
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| 저널 | Journal of xenobiotics |
| 권·호·쪽 | 16(2) |
| PMID | 42041860 |
| DOI | 10.1371/journal.pone.0275835 |