Потенциал ризобактерий Azospirillum brasilense по детоксикации глифосата и действию на продуктивность растений

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.

1. Carlisle, 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/bf00279485

2. Recent 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/s00253-018-9035-0

3. Михайловская, 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/10.29235/1817-7204-2024-62-2-114-125

4. Kamat, 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.2013.06.006

5. Микробная 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/S0555109915020221

6. Биодеградация 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.

7. Hove-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.00040-13

8. Скрининг 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)-110-120

9. Активность фосфатмобилизации у ризобактерий / Н. А. Михайловская, О. Миканова, Т. Б. Барашенко, Т. В. Барашенко // Почвоведение и агрохимия. – 2007. – № 1(38). – С. 225–231.

10. Михайловская, Н. А. Азоспириллы и их влияние на злаковые культуры (обзор литературы) / Н. А. Михайловская // Почвоведение и агрохимия. – 2015. – № 2(55). – С. 167–181.

11. 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.75.5.592-603.1958

12. Зеленкова, 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.

13. Ragab, 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)90041-3

14. Murphy, 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)88444-5

15. Посыпанов, Г. С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха: справочное пособие / Г. С. Посыпанов. – М., 1991. – 300 с.