danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2025-69-3-258-264dan-1259Research ArticleАГРАРНЫЕ НАУКИAGRARIAN SCIENCESСпособность калиймобилизующих бактерий Bacillus метаболизировать гербицид глифосат с образованием метилглицинаRhizosphere K-mobilizing bacteria Bacillus capability of glyphosate metabolization with methylglycyn formationЛапаВ. 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), AssociateProfessor, Head of the Laboratory

90, Kazinets Str., 220108, Minsk

bionf1@yandex.ruПогирницкаяТ. В.PahirnitskayaT. V.

Погирницкая Татьяна Викторовна – мл. науч. сотрудник

ул. Казинца, 90, 220108, Минск

Pahirnitskaya Tatsiana V. – 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 Belarus202510072025693258264Copyright © Лапа В.В., Михайловская Н.А., Погирницкая Т.В., 20252025Лапа В.В., Михайловская Н.А., Погирницкая Т.В.Lapa V.V., Mikhailovskaya N.A., Pahirnitskaya T.V.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/1259

Установлена перспективность ризосферных калиймобилизующих бактерий Bacillus (исследовательская коллекция Института почвоведения и агрохимии) в качестве инокулянтов в условиях интенсивного применения гербицида глифосат. Показано, что штаммы Bacillus  К-32, К-54, К-62, К-65, К-81 и Кт способны разлагать глифосат с образованием саркозина (метилглицина) и неорганического фосфата, обеспечивая безопасную детоксикацию гербицида. Определена деструктивная активность калиймобилизующих ризобактерий in vitro. При концентрации глифосата 300 мг/л деструктивная активность штаммов Bacillus К-32, К-54, К-62, К-65, К-81 и Кт составляет 50,6, 43,9, 48,4, 46,3, 65,4 и 64,4 %; при концентрации глифосата 500 мг/л деструктивная активность штаммов – 40,6, 38,6, 40,1, 42,2, 58,4 и 48,1 % соответственно. Применение глифосат-утилизирующих ризобактерий Bacillus оказывает полифункциональное воздействие на растения в широком диапазоне содержания глифосата в почве (0–50 л/га), что проявляется в стимуляции роста и развития корневой системы, улучшении калийного питания инокулированных растений за счет мобилизации калия из калийсодержащих почвенных минералов. 

Rhizosphere bacteria Bacillus, preserved in the of the Institute for Soil Science and Agrochemistry, were characterized as promising plant inoculants under intensive application of herbicide glyphosate. Bacteria strains Bacillus K-32, K-54, K-62, K-65, K-81, and Kт were found to metabolize glyphosate without the formation of aminomethylphosphonic acid. Bacteria strains Bacillus K-32, K-54, K-62, K-65, K-81 and Kт are capable of glyphosate decomposition with the formation of safe chemical products. These chemical products include sarcosin (methylglycine) and inorganic phosphate (Pi). The destruction activities of Bacillus strains were calculated on the basis of the accumulation of inorganic phosphate in culture liquids. Under glyphosate concentration of 300 mg/l, the destruction activities of Bacillus K-32, K-54, K-62, K-65, K-81, and Kт strains were equal to: 50.6, 43.9, 48.4, 46.3, 65.4 and 64.4 %, respectively. Under glyphosate content 500 mg/l, the destruction activities were equal to: 40.6, 38.6, 40.1, 42.2, 58.4 and 48.1 % respectively. The application of potassium-mobilizing rhizobacteria Bacillus as inoculants resulted in a significant stimulation effect on plants at high diapason of glyphosate content in the soil (0–50 l/ha). This stimulation effect is manifested in plant growth (stems and roots) and the improvement of plant potassium nutrition.

Bacillusглифосаткатаболизмдетоксикациябиологическая мобилизация калияBacillusglyphosatecatabolismdetoxificationpotassium mobilizationReferencesRecent advances in glyphosate biodegradation / H. Zhan, Y. 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/s00253-018-9035-0Carlisle, 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/bf00279485Chaufan, G. Glyphosate commercial formulation causes cytotoxicity, oxidative effects, and apoptosis on human cells: Differences with its active ingredient / G. Chaufan, I. Coalova, M. Molina // International Journal of Toxicology. − 2014. − Vol. 33, N 1. − Р. 29–38. https://doi.org/10.1177/1091581813517906Chaufan G., Coalova I., Molina M. Glyphosate commercial formulation causes cytotoxicity, oxidative effects, and apoptosis on human cells: Differences with its active ingredient. International Journal of Toxicology, 2014, vol. 33, no. 1, pp. 29–38. https://doi.org/10.1177/1091581813517906Михайловская, Н. А. Глифосат и аминометилфосфоновая кислота в природных средах и их микробная трансформация / Н. А. Михайловская // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук. – 2024. – Т. 62, № 2. – С. 114–125. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2024-62-2-114-125Mikhailouskaya 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/10.29235/1817-72042024-62-2-114-125Kamat, 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.2013.06.006Биодеградация 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. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-4-126-135Sviridov А. 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. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-4-126-135Михайловская, Н. А. Количественная оценка активности калиймобилизующих бактерий и их эффективность на посевах озимой ржи // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук. – 2006. – № 3. – С. 41–46.Mikhailovskaya N. A. Quantitative estimation of potassium-mobilizing bacteria activity and their efficiency for winter rye cultivation. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2006, no. 3, pp. 41–46 (in Russian).Лапа, В. В. Эффективность бактериального удобрения калиплант на дерново-подзолистой супесчаной почве с разной обеспеченностью калием / В. В. Лапа, Н. А. Михайловская, Т. Б. Барашенко // Агрохимия. – 2016. – № 6. – С. 29–38.Lapa V. V., Mikhailovskaya N. A., Barashenko T. B. The effectiveness of bacterial fertilizer kaliplant on soddy- podzolic sandy loam soil with different sufficiency of moving potassium. Agrokhimiya = Agrochemistry, 2016, no. 6, pp. 29– 38 (in Russian).Активность 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. Activity of phosphate mobilization by rhyzobacteria. Pochvovedenie i Agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2007, no. 1 (38), pp. 225–231 (in Russian).Михайловская, Н. А. Антагонистическая активность ризобактерий A. brasilense и B. circulans по отношению к фитопатогенным микромицетам рр. Fusarium и Alternaria / Н. А. Михайловская, Т. Б. Барашенко // Почвоведение и агрохимия. – 2019. – № 1 (62). – С. 234–244.Mikhailovskaya N. A., Barashenko T. B. Antagonistic activity of rhyzobacteria A. brasilense and B. circulans in respect of phytopathological micromycets Fusarium and Alternaria. Pochvovedenie i Agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2019, no. 1 (62), pp. 234–244 (in Russian).Mikhailouskaya, N. K-mobilizing bacteria and their effect on wheat yield / N. Mikhailouskaya, A. Tchernysh // Ag ronomijas vestis (Latvian Journal of Agronomy). – 2005. – Vol. 8. – P. 147–150.Mikhailouskaya N., Tchernysh A. K-mobilizing bacteria and their effect on wheat yield. Agronomijas vestis = Latvian Journal of Agronomy, 2005, vol. 8, pp. 147–150.Скрининг способности калиймобилизующих ризобактерий метаболизировать гербицид глифосат / Н. А. Михайловская, Т. Б. Барашенко, Т. В. Погирницкая, С. В. Дюсова // Почвоведение и агрохимия. – 2022. – № 1 (68). – С. 200–212. https://doi.org/10.47612/0130-8475-2022-1(68)-200-212Mikhailouskaya N. A., Barashenko T. B., Pogirnitskaya T. V., Dusova S. V. Screening the capability of potassium mobilizing rhizobacteria to metabolise herbicide glyphosate. Pochvovedenie i Agrokhimiya = Soil Science and Agrochemistry, 2022, no. 1 (68), pp. 200–212 (in Russian). https://doi.org/10.47612/0130-8475-2022-1(68)-200-212Зеленкова, 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/10.1016/00456535(78)90041-3Murphy, J. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters / J. 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)88444-5

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