danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2025-69-1-83-88dan-1239Research ArticleАГРАРНЫЕ НАУКИAGRARIAN SCIENCESПотенциал ризобактерий Azospirillum brasilense по детоксикации глифосата и действию на продуктивность растенийPotential of rhyzobacteria Azospirillum brasilense in respect of glyphosate detoxification and effect on productive status of plantsЛапаВ. В.LapaV. V.

Лапа Виталий Витальевич – академик, д-р с.-х. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Казинца, 90, 220108, Минск

Lapa Vitaly V. – Academician, D. Sc. (Agrarian), Professor,Chief Researcher

90, Kazinets Str., 220108, Minsk

bionf1@yandex.ruМихайловскаяН. А.MikhailovskayaN. A.

Михайловская Наталья Алексеевна – канд. с.-х. наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Казинца, 90, 220108, Минск

Mikhailovskaya Natalia A. – Ph. D. (Agrarian), Associate Professor, Head of the Laboratory

90, Kazinets Str., 220108, Minsk

bionf1@yandex.ruБарашенкоТ. Б.BarashenkoT. B.

Барашенко Тереса Брониславовна – мл. науч. сотрудник

ул. Казинца, 90, 220108, Минск

Barashenko Teresa B. – Junior Researcher

90, Kazinets Str., 220108, Minsk

bionf1@yandex.ruИнститут почвоведения и агрохимии Национальной академии наук БеларусиInstitute for Soil Science and Agrochemistry of the National Academy of Sciences of Belarus2025270220256918388Copyright © Лапа В.В., Михайловская Н.А., Барашенко Т.Б., 20252025Лапа В.В., Михайловская Н.А., Барашенко Т.Б.Lapa V.V., Mikhailovskaya N.A., Barashenko T.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1239

Показана перспективность ризобактерий Azospirillum brasilense коллекции Института почвоведения и агрохимии в качестве инокулянтов в условиях интенсивного применения гербицида глифосат (ГФ). Установлено, что штаммы A. brasilense 2(в)3, A. brasilense Дп1 и A. brasilense 1’ разлагают глифосат без образования аминометилфосфоновой кислоты, по безопасному пути – до саркозина (метилглицина) и неорганического фосфата. На основании количественных данных по накоплению неорганического фосфата (Рi) в культуральной жидкости рассчитана деструктивная активность азотфиксирующих ризобактерий. При концентрации глифосата 300 мг/л деструктивная активность штаммов А. brasilense 2(в)3, А. brasilense Дп1 и Azospirillum brasilense 1’ составляет 80,9; 62,5 и 61,1 %; при концентрации глифосата 500 мг/л деструктивная активность: 82,2; 48,5 и 47,9 % соответственно. Применение глифосат-утилизирующих ризобактерий А. brasilense оказывает полифункциональное антистрессовое действие на растения в широком диапазоне содержания глифосата в почве (0–50 л/га), что проявляется в стимуляции роста, развития корневой системы, увеличении ассимиляционной поверхности листьев и содержания хлорофиллов.

Rhizosphere bacteria Azospirillum brasilense, saving in the collection of the Institute for Soil Science and Agrochemistry, were characterized as perspective plant inoculants in conditions of intensive application of herbicide glyphosate. Bacteria strains A. brasilense 2(в)3, A. brasilense Дп1 and A. brasilense 1’ were found to metabolized glyphosate without formating aminomethylphosphonic acid. Bacteria strains A. brasilense 2(в)3, A. brasilense Дп1 and A. brasilense 1’ are capable of glyphosate decomposition with the formation of safe chemical products – sarcosin (methylglycine) and inorganic phosphate (Pi). Destruction activities of A. brasilense strains were calculated on the base of accumulation of inorganic phosphate in culture liquids. Under a glyphosate concentration of 300 mg/l the destruction activities of А. brasilense 2(в)3, А. brasilense Дп1 and Azospirillum brasilense 1’ were equal to 80.9; 62.5 and 61.1 %; under a glyphosate content of 500 mg/l the destruction activities were equal to: 82.2; 48.5 and 47.9 % respectively. Application of glyphosate-utilizing bacteria as inoculants resulted in the polyfunctional anti-stress effect on plants at high diapason of glyphosate content in soil (0–50 l/ha). Anti-stress effect is manifested in a plant growth (steams and roots), an increase of assimilation square and chlorophylls content.

Azospirillum brasilenseглифосаткатаболизмдеструкциядетоксикацияAzospirillum brasilenseglyphosatecatabolismdestructiondetoxificationReferencesCarlisle, S. M. Glyphosate in the environment / S. M. Carlisle, J. T. Trevors // Water, Air, and Soil Pollution. – 1988. – Vol. 39. – P. 409–420. https://doi.org/10.1007/bf00279485Carlisle S. M., Trevors J. T. Glyphosate in the environment. Water, Air and Soil Pollution, 1988, vol. 39, pp. 409–420. https://doi.org/10.1007/bf00279485Recent advances in glyphosate biodegradation / H. Zhan, Ya. Feng, X. Fan, S. Chen // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – Vol. 102. – P. 5033–5043. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9035-0Zhan H., Feng Y., Fan X., Chen S. Recent advances in glyphosate biodegradation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2018, vol. 102, pp. 5033–5043. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9035-0Михайловская, Н. А. Глифосат и аминометилфосфоновая кислота в природных средах и их микробная трансформация / Н.А. Михайловская // Весцi Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2024. – Т. 62, № 2. – С. 114–125. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2024-62-2-114-125Mikhailovskaya N. A. Gliphosate and aminomethylphosphonic acid in the environment and their microbial transformation. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2024, vol. 62, no. 2, pp. 114–125 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1817-7204-2024-62-2-114-125Kamat, S. S. The enzymatic conversion of phosphonates to phosphate by bacteria / S. S. Kamat, F. M. Raushel // Current Opinion in Chemical Biology. – 2013. – Vol. 17, N 4. – P. 589–596. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2013.06.006Kamat S. S., Raushel F. M. The enzymatic conversion of phosphonates to phosphate by bacteria. Current Opinion in Chemical Biology, 2013, vol. 17, no. 4, pp. 589–596. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2013.06.006Микробная деградация гербицида глифосата (обзор) / А. В. Свиридов, Т. В. Шушкова, И. Т. Ермакова [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 183–190. https://doi.org/10.7868/S0555109915020221Sviridov A. V., Shushkova T. V., Ermakova I. T., Ivanova E. V., Epiktetov D. O., Leontievsky A. A. Microbial degradation of glyphosate herbicides (Review). Applied Biochemistry and Microbiology, 2015, vol. 51, no. 2, pp. 188–195. https://doi.org/10.1134/s0003683815020209Биодеградация фосфорорганических загрязнителей почвенными бактериями: биохимические аспекты и нерешенные проблемы / А. В. Свиридов, Т. В. Шушкова, Д. О. Эпиктетов [и др.] // Биотехнология. – 2020. – Т. 36, № 4. – С. 126–135.Sviridov A. V., Shushkova T. V., Epiktetov D. O., Tarlachkov S. V., Ermakova I. T., Leontievskii A. A. Biodegradation of organophosphorus pollutants by soil bacteria: biochemical aspects and unsolved problems. Biotechnology, 2020, vol. 36, no. 4, pp. 126–135 (in Russian). https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-4-126-135Hove-Jensen, B. Utilization of glyphosate as phosphate source: biochemistry and genetics of bacterial carbon-phosphorus lyase / B. Hove-Jensen, D. L. Zechel, B. Jochimsen // Microbiology and Molecular Biology Reviews. – 2014. – Vol. 78, N 1. – P. 176–197. https://doi.org/10.1128/mmbr.00040-13Hove-Jensen B., Zechel D. L., Jochimsen B. Utilization of glyphosate as phosphate source: biochemistry and genetics of bacterial carbon-phosphorus lyase. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2014, vol. 78, no. 1, pp. 176–197. https://doi.org/10.1128mmbr.00040-13Скрининг азотфиксирующих бактерий по способности метаболизировать гербицид глифосат как источник фосфора / Н. А. Михайловская, Т. Б. Барашенко, Т. В. Погирницкая, С. В. Дюсова // Почвоведение и агрохимия. – 2022. – № 2 (69). – С. 110–120. https://doi.org/10.47612/0130-8475-2022-2(69)-110-120Мikhailouskaya N. A., Barashenko T. B., Pogirnitskaya T. V., Dyusova S. V. Screening the capability of nitrogen fixing bacteria to metabolise herbicide glyphosate as a sourse of phosphorus. Pochvovedenie i agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2022, no. 2 (69), pp. 110–120 (in Russian). https://doi.org/10.47612/0130-8475-2022-2(69)-110-120Активность фосфатмобилизации у ризобактерий / Н. А. Михайловская, О. Миканова, Т. Б. Барашенко, Т. В. Барашенко // Почвоведение и агрохимия. – 2007. – № 1(38). – С. 225–231.Mikhailovskaya N. A., Mikanova O., Barashenko T. B., Barashenko T. V. Phosphate mobilization activity in rhizobacteria. Pochvovedenie i agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2007, no. 1 (38), pp. 225–231 (in Russian).Михайловская, Н. А. Азоспириллы и их влияние на злаковые культуры (обзор литературы) / Н. А. Михайловская // Почвоведение и агрохимия. – 2015. – № 2(55). – С. 167–181.Mikhailouskaya N. A. Azospirillum spp. and their influence on grain crops (review). Pochvovedenie i agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2015, no. 2 (55), pp. 167-181 (in Russian).Dworkin, M. Experiments with some miсroorganisms which utilize ethane аnd hydrogen / M. Dworkin, J. W. Foster // Journal of Bacteriology. – 1958. – Vol. 75, N 5. – P. 592–603. https://doi.org/10.1128/jb.75.5.592-603.1958Dworkin M., Foster J. W. Experiments with some miсroorganisms which utilize ethane аnd hydrogen. Journal of Bacteriology, 1958, vol. 75, no. 5, pp. 592–603. https://doi.org/10.1128/jb.75.5.592-603.1958Зеленкова, Н. Ф. Определение глифосата и продуктов его биодеградации хроматографическими методами / Н. Ф. Зеленкова, Н. Г. Винокурова // Журнал аналитической химии. – 2008. – Т. 63, № 9. – С. 958–961.Zelenkova N. F., Vinokurova N. G. Determination of glyphosate and its biodegradation products by chromatographic methods. Journal of Analytical Chemistry, 2008, vol. 63, no. 9, pp. 871−874. https://doi.org/10.1134/s106193480809013xRagab, M. T. H. Thin layer chromatographic detection of glyphosate herbicide (N-phosphonomethyl glycine) and its aminomethyl phosphonic acid metabolite / M. T. H. Ragab // Chemosphere. − 1978. – Vol. 7, N 2. − P. 143−153. https://doi.org/10.1016/0045-6535(78)90041-3Ragab M. T. H. Thin-layer chromatographic detection of glyphosate herbicide (N-phosphonomethyl glycine) and its aminomethyl phosphonic acid metabolite. Chemosphere, 1978, vol. 7, no. 2, pp. 143−153. https://doi.org/10.1016/0045-6535(78)90041-3Murphy, J. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters / J. P. Murphy, J. P. Riley // Analytica Chimica Acta. – 1962. – Vol. 27. – P. 31–36. https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5Murphy J., Riley J. P. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Analytica Chimica Acta, 1962, vol. 27, pp. 31–36. https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5Посыпанов, Г. С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха: справочное пособие / Г. С. Посыпанов. – М., 1991. – 300 с.Posypanov G. S. Methods for the investigation of biological fixation of nitrogen from air. Moscow, 1991. 300 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.