Microorganism development and atrazine decay under field conditions after inoculation with microorganisms isolated from long- term herbicide experiments

• Autorzy: Przybulewska K. , Sienicka K.

Warianty tytułu

PL

Rozwój mikroorganizmów i zanikanie atrazyny w warunkach polowych po inokulacji drobnoustrojami wizo-lowanymi z wieloletnich doświadczeń herbicydowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present study an attempt was taken up to use microorganisms resistant to triazine compounds for atrazine degradation under field experiment conditions. Disappearance time of active substance in soil was determined, as well as microorganism count and biomass content. The obtained results confirm considerable efficiency of soil inoculation with microorganisms, which is most frequently connected with an increase of the number of respective groups of microorganisms in soil as well as acceleration of atrazine decomposition in it. Increase in live microbial biomass content after inoculation as well as increase of microorganism number is evidence of its rang-term soil persistance. The data obtained in this study point to a possibility of active biodegradation also at weaker proliferation. The greatest importance in activation of atrazine disappearance from among the microorganisms used for inoculation bas Bacillus cereus and Trichoderma sp. strains isolated from pesticide-contaminated soils demonstrate a potentially great possibility of using them in treatments aiming at the removal of soil herbicide residues deposited in it.

PL

Podjęto próbę wykorzystania drobnoustrojów odpornych na związki triazynowe do degradacji atrazyny w warunkach doświadczenia polowego. Określano czas zanikania substancji aktywnej w glebie, liczebność drobnoustrojów i jednocześnie zawartość biomasy. Otrzymane wyniki potwierdzają znaczną skuteczność inokulacji gleby mikroorganizmami, co najczęściej jest związane ze wzrostem liczebności odpowiednich grup mikroorganizmów w glebie, a także przyśpieszenia rozkładu w niej atrazyny. Przyrost ilości biomasy żywych mikroorganizmów po inokulacji oraz wzrost liczebności drobnoustrojów świadczy o długotrwałym utrzymywaniu się jej w glebie. Uzyskane w niniejszych badaniach dane wskazują na mo1:liwość aktywnej biodegradacji także przy słabszym namna1:aniu. Największe znaczenie w aktywizacji zanikania atrazyny spośród użytych do inokulacji drobnoustrojów mają Bacillus cereus i Trichoderma sp. Szczepy wyizolowane z gleb zanieczyszczonych pestycydami dają potencjalnie dużą możliwość ich wykorzystania w zabiegach zmierzających do usunięcia z gleb zalegających tam pozostałości herbicydów.

Słowa kluczowe

EN

microorganisms; atrazine; soil; field conditions

PL

mikroorganizmy; atrazyna; gleba; warunki polowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 15, nr 4
• Strony: 501--511
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys.

Twórcy

autor

Przybulewska K.

autor

Sienicka K.

• Department of Microbiology and Biotechnology of Environment, Agricultural University of Szczecin, ul. J. Słowackiego 17,71-434 Szczecin,

Bibliografia

• [1] Kwiatkowska K., Grabińska-Sota E. and Kalka J.: Wpływ symazyny na procesy biodegradacji zachodzące w biologicznej oczyszczalni ścieków. Pestycydy, 1997, (3-4),101-107.
• [2] Banaszkiewicz T.: Przemiany pestycydów w glebie i ich wpływ na środowisko. Ochr. Rośl., 1993, 37(11),10-12.
• [3] Rola H. and Rola J.: Pozytywne i negatywne aspekty stosowania herbicydów w uprawach rolniczych w Polsce w latach 1950-2000. Prago Plant Protect., 2001, 41(1), 47-57.
• [4] Dąbrowski J., Gąsior J., Janda T., Krause A., Morzycka B., Murawska M., Sadło S., Barylska E., Gierschendorf Z., Giza 1., Langowska B., Martinek B., Michel M. and Rupar J.: Obraz skażeń pozostałościami upraw rolnych i gleb w Polsce w latach 1991-1995. Prog. Plant Protect., 1996, 36(1), 57-75.
• [5] Węgorek W., Kaszubiak H., Muszyńska M. and Durska G.: Wpływ herbicydów na mikroflorę glebową. Post. Nauk Roln., 1994, (4), 49-55.
• [6] Tu C.M.: Effect of selected herbicides on activities of microorganisms in soils. J. Environ. Sci. Health B., 1996, 31(6), 1201-1214.
• [7] Jiang H., Xianzhu D. and Shunpeng L.: Effects of atrazine and its degrader Exiguobaterium sp. BTAH1 on soil microbiol community. J. Appl. Ecol., 2005, 16(8), 1518-1522.
• [8] Różański L: Przemiany pestycydów w organizmach żywych i środowisku. PWRiL, Warszawa 1992.
• [9] Swarcewicz M.: Studia nad trwałością wybranych herbicydów w obecności innych ksenobiotyków w środowisku glebowym. Rozpr. Nauk. Akad. Roln., Szczecin 2002, 208.
• [10] 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.
• [11] Van Eerd L.L., Hoagland R.E., Zablotowicz R.M. and Hall J.C.: Pesticide metabolism in plants and microorganisms. Weed Sci., 2003, 51(4), 472-495.
• [12] 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.
• [13] 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.
• [14] Mercadier C., Garcia D., Vega D., Bastide J. and Coste C.: Metabolism of iprodione in adapted and non-adapted soils; Effect of soil inoculation with an iprodione-degrading Arthrobacter strain. Soil Biol. Biochem., 1996, 28(12), 1791-1796.
• [15] Relebitso T.K., Senior E. and van Verseveld H.W.: Microbial aspects of atrazine degradation in natural environments. Biodegradation, 2002, 13(1), 11-19.
• [16] 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 PGR. Canad. J. Microbiol., 2000, 46(5), 425-32.
• [17] Suett D.L., Jukes A.A. and Parekh N.R.: Non-specific influence of pH on microbial adaptation and insecticide efficacy in previously-treatedfield soils. Soil Biol. Biochem., 1996, 28(12), 1783-1790.
• [18] Rouchaud J., Neus O., Bu1cke R., Callens D. and Dekkers T.: Isoxaben soil biodegradation in pear tree orchard after repeated high dose application, Arch. Environ. Contam. Toxicol., 1997, 33(3),247-251.
• [19] Roslycky E.B.: Physiological and other changes in soil microflora induced by prolonged herbicide treatments. Phyton, 1987, 47(1-2), 73-82.
• [20] Hole S.J.W., Mcclure N.C. and Powles S.B.: Peristence and management of enhanced carbetamide biodegradation in soil. Weed Res., 2001, (41), 341-349.
• [21] Barriuso E. and Houot S.: Rapid mineralization of the s-triazine ring of atrazine in solis in relation to soil management. Soil Biol. Biochem., 1996, 28(10/11), 1341-1348.
• [22] Gan J., Becker R.L., Koskinen W.C. and Buhler D.D.: Degradation of atrazine in two soils as a function of concentration. J. Environ. Qual., 1996, 25(5), 1064-1072.
• [23] 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. Biotechnol., 2002, 58(1), 39-45.
• [24] 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.
• [25] Przybulewska K and Sienicka K.: Effect of soil inoculation with microorganisms isolated from long-term herbicide experiment on biomass content in it. Ecol. Chem. Eng. 2008, 15(7), 657-664.
• [26] Przybulewska K and Sienicka K.: Development of microorganisms in atrazine-contaminated soil after inoculation with strains isolated from long-term herbicide experiment soil. Ecol. Chem. Eng., 2008, 15(4-5), 393-404.
• [27] Cyganov V.A. and Zukov R.A.: Morfologobiochimiczeskie osobennosti novogo vida actionomi-ceta. Mikrobiologija, 1964,33(5),863-869.
• [28] Martin J.P.: Use of Acid, Rose Bengales and Streptomycin in the plate Method for Estimting Soil Fungi. Soil Sci., 1950, (69), 215-233.
• [29] Anderson J.P.E. and Domsch K.H.A.: Physiological method fort he quantitative measurement of microbial biomass in soil. Soil. Biol. Biochem., 1978, (10), 215-221.
• [30] 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.
• [31] Robertson B.K and Alexander M.: Growth-linked and cometabolic biodegradation: Possible reason for occurrence or absence of accelerated pesticide biodegradation. Pestic. Sci., 1994, 41(4), 311-318.
• [32] Strong L.C., McTavish H., Sadowsky M.J. and Wackett L.P.: Field-scale remediation of atrazine contaminated soil using recombinant Escherichia coli expressing atrazine chlorohydrolase. Environ. Microbiol., 2000, 2(1), 91-8.
• [33] Shelton D.R., Khader S., Karns J.S. and Pogell B.M.: Metabolism of twelve herbicides by Streptomyces. Biodegradation, 1996, 7(2), 129-36.
• [34] 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. Biotechnol., 2002, 58(1), 39-45.
• [35] Moorman T.B, Cowan J.K, Arthur E.L. and Coats J.R.: Organic amendments to enhance herbicide biodegradation in contaminated soils. Biol. Fertil. Soils, 2001, 33(6), 541-545.