Ciprofloxacin and glyphosate co-exposure alters soybean development and reprograms metabolic pathways.
Environ Sci Pollut Res Int · 2026 · 33:9877-9894 · PMID 42301405 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식물
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농업 토양에서 의약품 잔류물 및 제초제 발생 증가가 작물 발달에 미치는 영향에 대한 우려를 높이고 있다. 본 연구에서는 먼저 22종의 신흥 오염물질이 콩(Glycine max L.)의 발아에 미치는 영향을 스크리닝하였고, 이어서 초기 생육 단계 동안 시프로플록사신(CIP)과 글리포세이트(G)의 개별적 및 복합적 영향을 평가하였다. 발아부터 R1 단계까지 형태생리학적 측정, 스트레스 관련 바이오마커, 그리고 $^1$H NMR 기반 대사체 프로파일링을 통합하는 다학제적 전략이 적용되었다. CIP (0.10 및 1.00 mg L$^{-1}$)에 노출된 콩 유묘는 단독 또는 G와 함께 처리되었을 때 용량 의존적인 식물 독성을 보였으며, 특히 CIP 1.00 mg L$^{-1}$은 줄기 길이, 잎 수, 생체량을 유의하게 감소시켰다. 주목할 만한 점은 글리포세이트와의 공동 노출이 측정된 특성에 따라 완화와 증강을 모두 보이는 매개변수 의존적인 방식으로 CIP 유도 효과를 조절했다는 것이다. R1 단계에서는 프롤린과 GABA가 약간의 비유의적 증가를 보였으며, 대사체학적으로 포도당 감소 및 알라닌과 스쿠알렌의 증가는 에너지, 아미노산, 지질 대사의 변화를 시사하였다. 이러한 대사 장애는 공동 노출 하에서 완화되었다. 전반적으로 CIP는 콩의 생리 및 대사를 유의하게 변화시키며, G는 평가된 특성에 따라 완화와 증강을 모두 보이며 CIP 유도 효과를 매개변수 의존적으로 조절한다. 본 연구 결과는 의약품-제초제 혼합물의 생태학적 관련성을 강조하며, 작물에서 초기 생화학적 반응을 감지하는 데 있어 대사체학의 가치를 입증하였다.ORIGINAL ABSTRACT
The increasing occurrence of pharmaceutical residues and herbicides in agricultural soils raises concerns about their impacts on crop development. Here, we first screened the effects of 22 emerging contaminants on soybean (Glycine max L.) germination and subsequently assessed the individual and combined effects of ciprofloxacin (CIP) and glyphosate (G) during early development. A multidisciplinary strategy was applied, integrating morphophysiological measurements, stress-related biomarkers, and ^1H NMR-based metabolomic profiling from germination to the R1 stage. Soybean seedlings exposed to CIP (0.10 and 1.00 mg L-1), alone or with G, showed dose-dependent phytotoxicity, with CIP 1.00 mg L-1 significantly reducing shoot length, leaf number, and biomass. Remarkably, co-exposure with glyphosate modulated CIP-induced effects in a parameter-dependent manner, with both attenuation and enhancement depending on the measured trait. At R1, proline and GABA showed slight, non-significant increases, while metabolomics revealed reduced glucose and elevated alanine and squalene, suggesting alterations in energy, amino acid, and lipid metabolism. These metabolic disruptions were attenuated under co-exposure. Overall, CIP significantly alters soybean physiology and metabolism, while G modulates CIP-induced effects in a parameter-dependent manner, showing both attenuation and enhancement depending on the evaluated trait. The findings highlight the ecological relevance of pharmaceutical-herbicide mixtures and demonstrate the value of metabolomics for detecting early biochemical responses in crops.| 저자 | Gegenschatz, S. A.; Monzón, C. M.; Charris-Molina, A.; Sequin, C. J.; Hoijemberg, P. A.; Goicoechea, H. C.; Teglia, C. M.; Gutierrez, F. A. |
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| 저널 | Environmental science and pollution research international |
| 권·호·쪽 | 33(20), 9877-9894 |
| PMID | 42301405 |
| DOI | 10.1016/S2095-3119(16)61590-3 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine max; Glycine; Ciprofloxacin; Herbicides; Metabolic Networks and Pathways; Soil Pollutants; Germination; Metabolomics |