ДОВГОТРИВАЛИЙ ВПЛИВ N-(ФОСФОНОМЕТИЛ)ГЛІЦИНУ НА РОЗВИТОК RHODOTORULA SPP.
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2025.01.052Ключові слова:
N-(фосфонометил)гліцин, Rhodotorula spp., фунгітоксичність, дозозалежністьАнотація
Боротьба з інвазивними видами рослин у агроекосистемах здебільшого повязана із застосуванням синтетичних гербіцидів через їх високу ефективність. Одним з найбільш вживаних є гліфосат [N-(фосфонометил)гліцин]. Це неселективний системний гербіцид широкого спектру дії, що застосовується для боротьби з однорічними та багаторічними рослинами. Ця сполука діє шляхом інгібування ферменту 5-енолпірувілшикімат-3-фосфатсинтази, що бере ключову участь у шикімантному шляху та відповідає за синтез проміжного продукту в біосинтезі ароматичних амінокислот. N-(фосфонометил)гліцин демонструє неоднозначний вплив на ґрунтові спільноти мікроорганізмів. Одні концентрації гербіциду здатні стимулювати мікробну активність, збільшуючи різноманітність і складність мережі. В інших випадках – гербіцид виявляє негативну дію на виживаність та структуру ґрунтових мікроорганізмів. Мало відомим залишається вплив гербіциду на мікроскопічні гриби, зокрема представників роду Rhodotorula, що характеризуються широким розповсюдженням у різноманітніх екологічних нішах, високою метаболічною активністю (синтез пігментів, ферментів, екзополісахаридів, ергостеролу), можливістю існування у мікробних консорціумах, здатністю до адсорбції.
У роботі досліджували вплив гербіциду N-(фосфонометил)гліцину на фізіолого-біохімічні показники двох видів дріжджів: R. rubra та R. minuta. У ході роботи визначено зміну ростових характеристик за довготривалого впливу гербіциду, вміст каротиноїдів, рівня тіобарбітурат-активних речовин.
Встановлено, що N-(фосфонометил)гліцин у вищих з досліджуваних концентрацій виявляв дозо- та часозалежним інгібуючий вплив на розвиток каротиногенних дріжджів, індукуючи при цьому розвиток оксидативного стресу, що супроводжувався накопиченням продуктів пероксидного окиснення ліпідів і зміною рівня основним каротиноїдів. При цьому відзначалося зниження щільності культури обох дослідуваних видів, зменшення кількості планктонних колонієутворювальних одиниць. R. minuta відрізнялася більшою чутливістю до дії полютанта, що підтверджувалося кардинальнішими змінами досліджуваних показників – значним зменшенням кількості життєздатних клітин, кратним
Посилання
1. Ruuskanen, S., Fuchs, B., Nissinen, R., Puigbò, P., Rainio, M., Saikkonen, K., & Helander, M. (2022). Ecosystem consequences of herbicides: the role of microbiome. Trends in Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.09.009
2. Van Bruggen, A. H. C., He, M. M., Shin, K., Mai, V., Jeong, K. C., Finckh, M. R., & Morris, J. G. (2018). Environmental and health effects of the herbicide glyphosate. Science of The Total Environment, 616-617, 255–268. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.309
3. Cordeiro, R. d. A. (2019). Pocket guide to mycological diagnosis. Taylor & Francis Group.
4. Ruffolo, F., Dinhof, T., Murray, L., Zangelmi, E., Chin, J., Pallitsch, K., & Peracchi, A. (2023). The microbial degradation of natural and anthropogenic phosphonates. Molecules, 28(19), 6863. https://doi.org/10.3390/molecules28196863
5. Feng, D., Soric, A., & Boutin, O. (2020). Treatment technologies and degradation pathways of glyphosate: A critical review. Science of the Total Environment, 742, 140559. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140559
6. Mohy-Ud-Din, W., Bashir, S., Akhtar, M. J., Asghar, H. M. N., Ghafoor, U., Hussain, M. M., Niazi, N. K., Chen, F., & Ali, Q. (2023). Glyphosate in the environment: Interactions and fate in complex soil and water settings, and (phyto) remediation strategies. International Journal of Phytoremediation, 1–22. https://doi.org/10.1080/15226514.2023.2282720
7. Процеси ліпопероксидації у клітинах Chlorobium limicola IMB K-8 за впливу купрум (ІІ) сульфату / Т. Б. Сегін, С. О. Гнатуш, М. Б. Горішний // Вісник Дніпропетровського університету. Серія : Біологія. Екологія. - 2016. - Вип. 24(1). - С. 72-77. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vdube_2016_24%281%29__10
8. Waterborg, J. H., & Matthews, H. R. (1984). The lowry method for protein quantitation. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 1, 1–3. https://doi.org/10.1385/0-89603-062-8:1
9. Biehler, E., Mayer, F., Hoffmann, L., Krause, E., & Bohn, T. (2010). Comparison of 3 Spectrophotometric Methods for Carotenoid Determination in Frequently Consumed Fruits and Vegetables. Journal of Food Science, 75(1), C55–C61. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2009.01417.x
10. Kourtaki, K., Buchner, D., Martin, P. R., Thompson, K., & Haderlein, S. B. (2025). Influence of organophosphonates as alternative P-sources on bacterial transformation of glyphosate. Environmental Pollution, 125872. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2025.125872
11. Dayan, F. E., Owens, D. K., Corniani, N., Silva, F. M. L., Watson, S. B., Howell, J., & Shaner, D. L. (2015). Biochemical markers and enzyme assays for herbicide mode of action and resistance studies. Weed Science, 63(SP1), 23–63. https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00063.1
12. Kőmíves, T., & Schröder, P. (2016). On glyphosate. Ecocycles, 2(2). https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.60
13. Marcelino, G., Machate, D. J., Freitas, K. d. C., Hiane, P. A., Maldonade, I. R., Pott, A., Asato, M. A., Candido, C. J., & Guimarães, R. d. C. A. (2020). β-Carotene: Preventive Role for Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity: A Review. Molecules, 25(24), 5803. https://doi.org/10.3390/molecules25245803
14. Hashem, M., Alamri, S. A., Al-Zomyh, S. S. A. A., & Alrumman, S. A. (2018). Biodegradation and detoxification of aliphatic and aromatic hydrocarbons by new yeast strains. Ecotoxicology and Environmental Safety, 151, 28–34. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.12.064
15. Cheng, Z., Chi, M., Li, G., Chen, H., Sui, Y., Sun, H., Wisniewski, M., Liu, Y., & Liu, J. (2016). Heat shock improves stress tolerance and biocontrol performance of Rhodotorula mucilaginosa. Biological Control, 95, 49–56. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2016.01.001
16. Gong, G., Liu, L., Zhang, X., & Tan, T. (2018). Multi-omics metabolism analysis on irradiation-induced oxidative stress to Rhodotorula glutinis. Applied Microbiology and Biotechnology, 103(1), 361–374. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9448-9 Ruuskanen, S., Fuchs, B., Nissinen, R., Puigbò, P., Rainio, M., Saikkonen, K., & Helander, M. (2022). Ecosystem consequences of herbicides: the role of microbiome. Trends in Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.09.009
17. Van Bruggen, A. H. C., He, M. M., Shin, K., Mai, V., Jeong, K. C., Finckh, M. R., & Morris, J. G. (2018). Environmental and health effects of the herbicide glyphosate. Science of The Total Environment, 616-617, 255–268. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.309
18. Cordeiro, R. d. A. (2019). Pocket guide to mycological diagnosis. Taylor & Francis Group.
19. Ruffolo, F., Dinhof, T., Murray, L., Zangelmi, E., Chin, J., Pallitsch, K., & Peracchi, A. (2023). The microbial degradation of natural and anthropogenic phosphonates. Molecules, 28(19), 6863. https://doi.org/10.3390/molecules28196863
20. Feng, D., Soric, A., & Boutin, O. (2020). Treatment technologies and degradation pathways of glyphosate: A critical review. Science of the Total Environment, 742, 140559. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140559
21. Mohy-Ud-Din, W., Bashir, S., Akhtar, M. J., Asghar, H. M. N., Ghafoor, U., Hussain, M. M., Niazi, N. K., Chen, F., & Ali, Q. (2023). Glyphosate in the environment: Interactions and fate in complex soil and water settings, and (phyto) remediation strategies. International Journal of Phytoremediation, 1–22. https://doi.org/10.1080/15226514.2023.2282720
22. Процеси ліпопероксидації у клітинах Chlorobium limicola IMB K-8 за впливу купрум (ІІ) сульфату / Т. Б. Сегін, С. О. Гнатуш, М. Б. Горішний // Вісник Дніпропетровського університету. Серія : Біологія. Екологія. - 2016. - Вип. 24(1). - С. 72-77.
23. Waterborg, J. H., & Matthews, H. R. (1984). The lowry method for protein quantitation. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 1, 1–3. https://doi.org/10.1385/0-89603-062-8:1
24. Biehler, E., Mayer, F., Hoffmann, L., Krause, E., & Bohn, T. (2010). Comparison of 3 Spectrophotometric Methods for Carotenoid Determination in Frequently Consumed Fruits and Vegetables. Journal of Food Science, 75(1), C55–C61. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2009.01417.x
25. Kourtaki, K., Buchner, D., Martin, P. R., Thompson, K., & Haderlein, S. B. (2025). Influence of organophosphonates as alternative P-sources on bacterial transformation of glyphosate. Environmental Pollution, 125872. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2025.125872
26. Dayan, F. E., Owens, D. K., Corniani, N., Silva, F. M. L., Watson, S. B., Howell, J., & Shaner, D. L. (2015). Biochemical markers and enzyme assays for herbicide mode of action and resistance studies. Weed Science, 63(SP1), 23–63. https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00063.1
27. Kőmíves, T., & Schröder, P. (2016). On glyphosate. Ecocycles, 2(2). https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.60
28. Marcelino, G., Machate, D. J., Freitas, K. d. C., Hiane, P. A., Maldonade, I. R., Pott, A., Asato, M. A., Candido, C. J., & Guimarães, R. d. C. A. (2020). β-Carotene: Preventive Role for Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity: A Review. Molecules, 25(24), 5803. https://doi.org/10.3390/molecules25245803
29. Hashem, M., Alamri, S. A., Al-Zomyh, S. S. A. A., & Alrumman, S. A. (2018). Biodegradation and detoxification of aliphatic and aromatic hydrocarbons by new yeast strains. Ecotoxicology and Environmental Safety, 151, 28–34. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.12.064
30. Cheng, Z., Chi, M., Li, G., Chen, H., Sui, Y., Sun, H., Wisniewski, M., Liu, Y., & Liu, J. (2016). Heat shock improves stress tolerance and biocontrol performance of Rhodotorula mucilaginosa. Biological Control, 95, 49–56. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2016.01.001
31. Gong, G., Liu, L., Zhang, X., & Tan, T. (2018). Multi-omics metabolism analysis on irradiation-induced oxidative stress to Rhodotorula glutinis. Applied Microbiology and Biotechnology, 103(1), 361–374. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9448-9
