An attempt to determine the resistance of microorganisms from triazine-contaminated soils to different herbicide groups

• Autorzy: Przybulewska K. , Taborska J.

Warianty tytułu

PL

Próba określenia odporności drobnoustrojów, zasiedlających gleby zanieczyszczone substancjami triazynowymi, na różne grupy herbicydów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present study an attempt was taken up to determine the resistance of microorganisms living in the soil exposed to forty-year-long chemical protection treatments to pesticides. The carried out analyses allowed determination of considerable changes in microflora composition taking place during a long-term application of herbicides on soils. The presence of herbicide also induces the appearance of a larger amount of resistant microorganisms, although to a different extent for particular taxonomic and physiological groups of microorganisms. The scale of these changes also depends on the type of herbicide being a cause of the changes. The resistance developing in the microflora of soils exposed to a long-term effect of pesticide refers in the extreme to this particular preparation that induces it. Nevertheless, as clearly showed by the obtained results, each of the triazine preparations used over a multi-annual period also induces the appearance of microorganisms resistant to the presence of other herbicides of this group, although they are fewer than those resistant to the compound used to bring selective pressure. Also microorganisms resistant to herbicides of a different structure appear in soil, but to a lesser degree.

PL

Stwierdzono znaczne zmiany w składzie mikroflory, zachodzące podczas długotrwałej aplikacji herbicyd6w do gleby. Długotrwały kontakt herbicydu w podłożu powoduje też pojawianie się większej ilości mikroorganizmów odpornych, jakkolwiek w stopniu niejednakowym dla poszczególnych taksonomicznych i fizjologicznych grup mikroorganizmów. Jest to zależne najczęściej od rodzaju herbicydu, będącego przyczyną wspomnianych zmian. Jak wyraźnie wykazują otrzymane wyniki, każdy z używanych przez wielolecie preparatów triazynowych wywołuje również pojawianie się mikroorganizmów odpornych na obecność innych herbicydów z tej grupy, jakkolwiek jest ich mniej niż odpornych na związek użyty do wywarcia nacisku selekcyjnego. W znacznie mniejszym zakresie w glebie pojawiają się także mikroorganizmy odporne na herbicydy o odmiennej budowie.

Słowa kluczowe

EN

resistance to pesticide; microorganisms; herbicides; soil

PL

odporność na pestycydy; mikroorganizmy; herbicydy; gleba

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 15, nr 3
• Strony: 359--374
• Opis fizyczny: Bibliogr. 57 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Przybulewska K.

autor

Taborska J.

• Department of Microbiology and Biotechnology of Environment, University of Agriculture in Szczecin, J. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, PL,

Bibliografia

• [l] Chlebowski S.: Mikrobiologiczny rozkład herbicydów w glebie. Aura, 1992, (3),14-15.
• [2] Banaszkiewicz To: Chemiczne środki ochrony roślin. Wyd. UWM, Olsztyn 2003, 113.
• [3] Kostuch R.: Czym są zagrożone gleby? Ekoinżynieria, 1997, (9),18-20.
• [4] Adamczewski K. and Banaszak K.: Mechanizm zachowania się herbicydów w glebie. Ochro Rośl., 2000, (11),5-8.
• [5] Parylak D.: Możliwości ograniczenia zużycia pestycydów w rolnictwie. Aura, 1997,1, 13-15.
• [6] Jarzyńska I.: Ekologiczne aspekty stosowania środków ochrony roślin. Wyd. WSP, Częstochowa 2001, 33-41.
• [7] Bogacka T., Trzcińska B. and Groenwald M.: Toksyczność i biodegradacja atrazyny i symazyny w środowisku wodnym. Bromat. Chem. Toksyl., 1990,23(1-2),26-34.
• [8] Rola H. and Rola J.: Pozytywne i negatywne aspekty stosowania herbicydów w uprawach rolniczych w Polsce w latach 1950-2000. Progr. Plant Protect., 2001, 41(1), 47-57.
• [9] Klimek G.: Dwie strony odporności. Nowocz. Roln., 1998,6,44-45.
• [10] Smyk B.: Chemizacja rolnictwa a zagrożenia środowiska przyrodniczego ludzi i zwierząt. Aura, 1981, (6),10-13.
• [11] Balicka N.: Różne formy wzajemnego oddziaływania drobnoustrojów Z herbicydami. Post. Mikrobiol., 1983,22,291-297.
• [12] Niklińska M. and Chmiel M.: Porównanie odporności na metale ciężkie u mikroorganizmów glebowych z rejonów silnie zanieczyszczonych miedzią lub cynkiem; Drobnoustroje w środowisku, występowanie, aktywność i znaczenie. Wyd. Akad. Rol., Kraków 1997, 491-503.
• [13] Piwoni A: Strategie antyodpomościowe w stosowaniu fungicydów. Ochro Rośl., 1997, 41(12), 20.
• [14] Rigot J. and Matsumura F.: Assessment of the rhizosphere competency and pentachlorophenol-metabolizing activity of a pesticide-degrading strain of Trichoderma harzianum introduced into the root zone of com seedlings. J. Environ. Sci. Health. Part B, Pesticides, Food Contaminants and Agricultural Wastes, 2002, 37(3), 201-210.
• [15] Van der Meer J.R, de Vos W.M., Harayama S. and Zehnder A.J.B.: Molecular mechanisms of genetic adaptation to xenobiotic compounds. Microbiol. Rev., 1992, 56, 677-694.
• [16] Rensing C., Newby D.T. and Pepper I.L: The role of selective pressure and selfish DNA in horizontal gene transfer and soil microbial community adaptation. Soil Biol. Biochem., 2002, 34, 285-296.
• [17] Suett D.L, Jukes AA and Parekh N.R: Non-specific influence of pH on microbial adaptation and insecticide efficacy in previously-treated field soils. Soil Biol. Biochem., 1996, 28(12), 1783-1790.
• [18] BakaIivanov D.: Soil microbiological aspects of herbicide contamination. Zentralb. Mikrobiol., 1983, 138(2),83-97.
• [19] Struthers J.K., Jayachandran K. and Moorman T.B.: Biodegradation of atrazine by Agrobacterium radiobacter J14a and use of this strain in bioremediation of contaminated soil. Appl. Environ. Microbiol., 1998, 64(9),3368-75.
• [20] Parekh N.R., Walker A, Roberts S.J. and Welch S.J.: Rapid degradation of the triazinone herbicide metamitron by a Rhodococcus sp. Isolated from treated soil. J. Appl. Bacteriol., 1994, 77(5), 467-75.
• [21] Topp E., Zhu H., Nour S.M., Houot S., Lewis M. and Cuppels D.: Characterization of an atrazine-degrading Pseudaminobacter sp isolated from Canadian and French agricultural soils. Appl. Environ. Microbiol., 2000, 66(7), 2773-2782.
• [22] Topp E., Mulbry W.M., Zhu H., Nour S.M. and Cuppels D.: Characterization of S-triazine herbicide metabolism by a nocardioides sp. isolated from agricultural soils. Appl. Environ. Microbiol., 2000, 66(8),3134-3141.
• [23] Topp E.: A comparison of three atrazine-degrading bacteria for soil bioremediation. Biol. Fertil. Soils, 2001, 33(6), 529-534.
• [24] Rhine E.D., Fuhrmann J.J. and Radosevich M.: Microbial Community Responses to Atrazine Exposure and Nutrient Availability: Linking Degradation Capacity to Community Structure. Microbiol. Ecol., 2003, 46(2),145-160.
• [25] Eaton RW. and Kams J.S.: Cloning and analysis of s-triazine catabolic genes from Pseudomonas sp. strain NRRLB-12227. J. Bacteriol., 1991, 173(3), 1215-22.
• [26] de Souza M.L, Newcombe D., Alvey S., Crowley D.E., Hay A, Sadowsky M.J. and Wackett L.P.: Molecular basis of a bacterial consortium: interspecies catabolism of atrazine. Appl. Environ. Microbiol., 1998,64(1),178-184.
• [27] Jannsen D.B., Dinkla I.J.T., Poelarends G.J. and Terpstra P.: Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities. Environ. Microbiol., 2005, 7(12), 1868-1882.
• [28] Relebitso T.K, Senior E. and van Verseveld H.W.: Microbial aspects of atrazine degradation in natural environments. Biodegradation, 2002, 13(1), 11-19.
• [29] Popov V.H., Cornish P.S., Sultana K. and Morris E.C.: Atrazine degradation in soils: The role of microbial communities, atrazine application history, and soil carbon. Austral. J. Soil. Res., 2005 43(7), 861-871.
• [30] Seghers D., Verthe K, Reheul D., Bulcke R., Siciliano S.D., Verstraete W. and Top E.M.: Effect of long-term herbicide applications on the bacterial community structure and Junction in an agricultural soil. Microbiol. Ecol., 2003, 46(2), 139-144.
• [31] Shapir N., Goux S., Mandelbaum R.T. and Pussemier L: The potential of soil microorganisms to mineralize atrazine as predicted by MCH-PCR followed by nested PCR. Canad. J. Microbiol., 2000, 46(5), 425-432.
• [32] De Lourdes Bellinaso M., Greer C.W., do Carmo Peralba M., Henriques J.A.P. and Gaylarde C.C.: Biodegradation of the herbicide trifluralin by bacteria isolated from soil. FEMS Microbiol. Ecol., 2003, 43, 191-194.
• [33] Van Eerd L.L, Hoagland RE., Zablotowicz R.M. and Hall J.C.: Pesticide metabolism in plants and microorganisms. Weed Sci., 2003, 51(4), 472-495.
• [34] Roslycky E.B.: Physiological and other changes in soil microflora induced by prolonged herbicide treatments. Phyton (Buenos Aires), 1987, 47(1-2), 73-82.
• [35] Abdelhafid R., Houot S. and Barriuso E.: Dependence of atrazine degradation on C and N availability in adapted and non-adapted soils. Soil Biol. Biochem., 2000, 32(3), 389-401.
• [36] Borecki Z.: Fungicydy stosowane w ochronie roślin. PWN, Warszawa 1984.
• [37] Sanchez M., Garbi C., Martinez-Alvarez R, Ortiz LT., Allende J.L and Martin M.: Klebsiella planticola strain DSZ mineralizes simazine: physiological adaptations involved in the process. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2005, 66(5), 589-596.
• [38] Walker C.H., Hopkin S.P., Sibly RM. and Peakall D.B.: Podstawy ekotoksykologii. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2002.
• [39] Diaz E.: Bacterial degradation of aromatic pollutants: a paradigm of metabolic versatility. Inter. Microbiol., 2004, 7,173-180.
• [40] de Souza M.L, Wackett L.P. and Sadowsky M.J.: The atzABC genes encoding atrazine catabolism are located on a self-transmissible plasmid in Pseudomonas sp. strain ADP. J. Bacteriol., 1998, 180(7), 1951-1954.
• [41] Pietr S.J., Stankiewicz M., Lewicka T. and Żukowska Z.: Charakterystyka mutantów Trichoderma viride Td 50 odpornych na fungicyd Iprodione. Zesz. Nauk. AR Szczecin, 1993, 161(57), 125-137.
• [42] Przybulewska K, Nowak A, Majchrzak A, Rola H., Rola J. and Kucharski M.: Changes in the counts of main soil microflora taxonomic groups after multi-annual application of herbicides. Ecol. Chem. Eng., 2007, 4(8), 854-866.
• [43] Bunt J.S. and Rovira AD.: Microbiological studies of same subantarctic soil. J. Soil Sci., 1955, 6(1), 119-128.
• [44] Martin J.P.: Use of acid, rose bengales and streptomycin in the plate method for estimting soil fungi. Soil Sci., 1950, 69, 215-233.
• [45] Cyganow V.A and Zukovr A: Morfologobiochimiciskie osobennosti novowo vida actionomiceta. Mikrobiologija, 1964, 33(5), 863-869.
• [46] Cooney D.G. and Emmerson R.: Thermophilic fungi. Freeman and Co, London 1964.
• [47] Burbianka M. and Pliszka A.: Mikrobiologia żywności. PZWL, Warszawa 1977.
• [48] Kędzia W. and Koniar H.: Diagnostyka mikrobiologiczna. PZWL, Warszawa 1980.
• [49] Wardle D.A, Yeates G.W., Nicholson K.S., Bonner K.I. and Watson R.N.: Response of soil microbial biomass dynamics, activity and plant litter decomposition to agricultural intensification over a seven-year period. Soil Biol. Biochem., 1999, 31(12), 1707-1720.
• [50] Strandberg M.T. and Scott-Fordsmand J.J.: Field effects of simazine at lower trophic levels - a review. Sci. Total Environ., 2002, 296,117-137.
• [51] De Souza M.L, Sadowsky M.J. and Wackett L.P.: Atrazine chlorohydrolase from Pseudomonas sp. strain ADP: gene sequence, enzyme purification and protein characterization. J. Bacteriol., 1996, 178, 4894-4900.
• [52] Jilani S. and Khan M.A.: Isolation, characterization and growth response of pesticides degrading bacteria. J. Biol. Sci., 2004, 4(1), 15-20.
• [53] Kopyłow H.: Wpływ preinkubacji z pestycydami na amylolityczne, proteolityczne i lipolityczne właściwości grzybów. Zesz. Nauk. AR Szczecin, 1980,23, 135-145.
• [54] Shelton D.R, Khader S., Karns J.S. and Pogell B.M.: Metabolism of twelve herbicides by Streptomyces. Biodegradation, 1996, 7(2), 129-136.
• [55] Abdel-Fattah H.M., Abdel-Kader M.I.A. and Hamida S.: Selective effects of two triazine herbicides on Egyptian soil fungi. Mycopathologia, 1983,82(3), 153-158.
• [56] Kaletowska B., Kaszycki P., Czechowska K, Pietruszak P. and Kołoczek H.: Biocenozy przeznaczone do mikrobiologicznej rekultywacji ziemi skażonej pestycydami. Post. Mikrobiol., 2004, 43(1), 471.
• [57] Wackett L, Sadowsky M., Martinez B. and Shapir N.: Biodegradation of atrazine and related s-triazine compounds: from enzymes to field studies. J. Appl. Microbiol. Biotech., 2002,58(1),39-45.