soilПочвоведение и агрохимияSoil Science and Agrochemistry0130-8475Институт почвоведения и агрохимииsoil-921Research Article2. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ И ПРИМЕНЕНИЕ УДОБРЕНИЙ2. SOIL FERTILITY AND FERTILIZATIONБиодеградационный потенциал фосфатмобилизующих ризобактерий Pseudomonas spp. по отношению к глифосатуBiodegradation potential of phosphate-mobilizing rhizobacteria Pseudomonas spp. towards glyphosateМихайловскаяН. А.MikhailouskayaN. A.

Минск

Minsk

РоманенкоС. С.RomanenkoS. S.

Минск

Minsk

ПогирницкаяТ. В.PogirnitskayaT. V.

Минск

Minsk

БарашенкоТ. Б.BarashenkoT. B.

Минск

Minsk

ДюсоваС. В.DyusovaS. V.

Минск

Minsk

НовикА. Л.NovikA. L.

Минск

Minsk

Институт почвоведения и агрохимииInstitute of Soil Science and AgrochemistryБелорусский национальный технический университетBelarusian National Technical University202527012026026675Copyright © Михайловская Н.А., Романенко С.С., Погирницкая Т.В., Барашенко Т.Б., Дюсова С.В., Новик А.Л., 20262026Михайловская Н.А., Романенко С.С., Погирницкая Т.В., Барашенко Т.Б., Дюсова С.В., Новик А.Л.Mikhailouskaya N.A., Romanenko S.S., Pogirnitskaya T.V., Barashenko T.B., Dyusova S.V., Novik A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://soil.belal.by/jour/article/view/921

   Проведена серия лабораторных in vitro экспериментов по культивированию ризобактерий Рseudomonas spp. (Pseudomonas sp. P-6, Pseudomonas sp. Р-7, Pseudomonas sp. Р-11, Pseudomonas sp. P-15, Pseudomonas sp. P-42) в жидких средах с глифосатом как источником фосфора. Установлено, что исследуемые штаммы ризобактерий проявляют способность метаболизировать гербицид глифосат. Согласно полученным данным планарной хроматографии процесс катаболизма глифосата ризобактериями Рseudomonas spp осуществляется по саркозиновому пути без образования аминометилфосфоновой кислоты. Деструктивная активность коллекционных штаммов Pseudomonas sp. P-6, Pseudomonas sp. Р-7, Pseudomonas sp. Р-11, Pseudomonas sp. P-15 и Pseudomonas sp. P-42, рассчитанная по накоплению неорганического фосфата (Рi) в культуральной жидкости, при концентрации глифосата 300 мг/л составила 49,9 %, 45,8 %, 55,6 %, 49,6 % и 65,6 %, при концентрации глифосата 500 мг/л – 43,1 %, 43,8 %, 48,4 %, 44,9 % и 50,1 % соответственно. Штаммы этих ризосферных бактерий могут рассматриваться в качестве деструкторов глифосата для биоремедиации загрязненных природных объектов.

   A series of in vitro experiments were conducted cultivating phosphate-mobilizing rhizobacteria in a modified Dworkin-Foster liquid nutrient medium with varying concentrations of herbicide as a phosphorus source. Planar (thin-layer) chromatography was used to study glyphosate biodegradation. Experimental data indicate that Pseudomonas spp. (P-6, P-7, P-11, P-15, P-42) rhizobacteria from the collection of the Institute of Soil Science and Agrochemistry metabolize glyphosate to safe sarcosine (methylglycine, Rf = 0,54 ± 0,022) and inorganic phosphate (Pi) without forming toxic aminomethylphosphonic acid. Using the data below on the inorganic phosphate (Pi) content in the cell-free culture fluid and taking into account the chemical composition of glyphosate, the destructive activity indices were calculated. At glyphosate concentrations of 300 mg/l, the destructive activity of Pseudomonas sp. P-6, Pseudomonas sp. P-7, Pseudomonas sp. P-11, Pseudomonas sp. P-15 and Pseudomonas sp. P-42 sources in some cases was 45,8–65,6 %. At glyphosate concentrations of 500 mg/l, the activity of GP destruction by strains of rhizobacteria Pseudomonas spp. (P-6, P-7, P-11, P-15, P-42) was within 43,1–50,1 % and was respectively: 43,1 %; 43,8 %; 48,4 %; 44,9 % and 50,1 %.

ReferencesBorggaard, O. K. Fate of glyphosate in soil and the possibility of leaching to ground and surface waters: a review / O. K. Borggaard, L. Gimsing // Pest Management Science. – 2008. – Vol. 64. – P. 441–456.Borggaard, O. K. Fate of glyphosate in soil and the possibility of leaching to ground and surface waters: a review / O. K. Borggaard, L. Gimsing // Pest Management Science. – 2008. – Vol. 64. – P. 441–456.Bai, S. H. Glyphosate: environmental contamination, toxicity and potential risks to human health via food contamination / S. H. Bai, S. M. Ogbourne // Environmental Science and Pollution Research. − 2016. − Vol. 23(19). – P. 18988–19001. doi: 10.1007/s11356-016-7425-3Bai, S. H. Glyphosate: environmental contamination, toxicity and potential risks to human health via food contamination / S. H. Bai, S. M. Ogbourne // Environmental Science and Pollution Research. − 2016. − Vol. 23(19). – P. 18988–19001. doi: 10.1007/s11356-016-7425-3Potential toxic effects of glyphosate and its commercial formulations below regulatory limits, / R. Mesnage, N. Defarge, J. Spiroux de Vendфmois, G.E Sйralini // Food and Chemical Toxicology. – 2015. – Vol. 84. – Р. 133–153. doi: 10.1016/j.fct.2015.08.012.Potential toxic effects of glyphosate and its commercial formulations below regulatory limits, / R. Mesnage, N. Defarge, J. Spiroux de Vendфmois, G.E Sйralini // Food and Chemical Toxicology. – 2015. – Vol. 84. – Р. 133–153. doi: 10.1016/j.fct.2015.08.012.Swanson, N. L. Genetically engineered crops, glyphosate and the deterioration of health in the United States of America. / N. L. Swanson, A. Leu, J. Abrahamson, B. Wallet // Journal of Organic Systems. – 2014. – Vol. 9. – P. 6–37.Swanson, N. L. Genetically engineered crops, glyphosate and the deterioration of health in the United States of America. / N. L. Swanson, A. Leu, J. Abrahamson, B. Wallet // Journal of Organic Systems. – 2014. – Vol. 9. – P. 6–37.Alteration of plant physiology by glyphosate and its by-product aminomethylphosphonic acid : an overview / M. P. Gomes., E. Smedbol, A. Chalifour [et al.] // Journal of Experimental Botany. – 2014. – Vol. 65. – P. 4691–4703.Alteration of plant physiology by glyphosate and its by-product aminomethylphosphonic acid : an overview / M. P. Gomes., E. Smedbol, A. Chalifour [et al.] // Journal of Experimental Botany. – 2014. – Vol. 65. – P. 4691–4703.Antibacterial activity and mechanism of action of phosphonopeptides based on aminomethylphosphonic acid / F. R. Atherton, M. J. Hall, C. H. Hassall [et al.] // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – 1982. – Vol. 22. – P. 571–578.Antibacterial activity and mechanism of action of phosphonopeptides based on aminomethylphosphonic acid / F. R. Atherton, M. J. Hall, C. H. Hassall [et al.] // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – 1982. – Vol. 22. – P. 571–578.Glyphosate: monograph / M. Watts, P. Clausing, A. Lyssimachou [et al.]. – Malaysia: Pesticide Action Network, 2016. – 95 p. – URL: https://pan-international.org/wp-content/uploads/Glyphosate-monograph.pdf (date of access: 14. 04. 2025).Glyphosate: monograph / M. Watts, P. Clausing, A. Lyssimachou [et al.]. – Malaysia: Pesticide Action Network, 2016. – 95 p. – URL: https://pan-international.org/wp-content/uploads/Glyphosate-monograph.pdf (date of access: 14. 04. 2025).Dick, R. E. Glyphosate-degrading isolates from environmental samples: occurrence and pathways of degradation / R. E. Dick, J. P. Quinn // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1995. – Vol. 43. – P. 545–550.Dick, R. E. Glyphosate-degrading isolates from environmental samples: occurrence and pathways of degradation / R. E. Dick, J. P. Quinn // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1995. – Vol. 43. – P. 545–550.Recent advances in glyphosate biodegradation / H. Zhan, Y. Feng, X. Fan, S. Chen // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – Vol. 102. – P. 5033–5043.Recent advances in glyphosate biodegradation / H. Zhan, Y. Feng, X. Fan, S. Chen // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – Vol. 102. – P. 5033–5043.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. – № 4. – P. 589–596. – Doi: 10.1016/j.cbpa.2013.06.006.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. – № 4. – P. 589–596. – Doi: 10.1016/j.cbpa.2013.06.006.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. – Doi: 10.21519/0234-2758-2020-36-4-126-135.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. – Doi: 10.21519/0234-2758-2020-36-4-126-135.Михайловская, Н. А. Глифосат и аминометилфосфоновая кислота в природных средах и их микробная трансформация (обзор) / Н. А. Михайловская // Весцi НАН Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2024. – Т. 62, № 2. – С. 114–125.Михайловская, Н. А. Глифосат и аминометилфосфоновая кислота в природных средах и их микробная трансформация (обзор) / Н. А. Михайловская // Весцi НАН Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2024. – Т. 62, № 2. – С. 114–125.Kishore, G. M. Degradation of glyphosate by Pseudomonas SP-PG2982 via a sarcosine intermediate / G. M. Kishore, G. S. Jacob // Journal of Biological Chemistry. – 1987. – Vol. 262. – Iss. 25. – P. 12164–12168. – Doi: 10.1016/S0021-9258(18)45331-8.Kishore, G. M. Degradation of glyphosate by Pseudomonas SP-PG2982 via a sarcosine intermediate / G. M. Kishore, G. S. Jacob // Journal of Biological Chemistry. – 1987. – Vol. 262. – Iss. 25. – P. 12164–12168. – Doi: 10.1016/S0021-9258(18)45331-8.Environmental health criteria 159. Glyphosate. International programme on chemical safety // IPCS INCHEM Home – URL: https://inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc159.htm (date of access: 02. 05. 2025).Environmental health criteria 159. Glyphosate. International programme on chemical safety // IPCS INCHEM Home – URL: https://inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc159.htm (date of access: 02. 05. 2025).Glyphosate induced specific and widespread perturbations in the metabolome of soil Pseudomonas species / L. Aristilde, M. L. Reed, R. A. Wilkes [et al.] // Frontiers in Environmental Science. – 2017. – Vol. 5. – Doi: 10.3389/fenvs.2017.00034.Glyphosate induced specific and widespread perturbations in the metabolome of soil Pseudomonas species / L. Aristilde, M. L. Reed, R. A. Wilkes [et al.] // Frontiers in Environmental Science. – 2017. – Vol. 5. – Doi: 10.3389/fenvs.2017.00034.Groom, E. Control of glyphosate uptake and metabolism in Pseudomonas sp. 4ASW / E. Groom, J. P. Quinn // FEMS Microbiology Letters. – 1995. – Vol. 134. – Iss. 2–3. – P. 177–182. – Doi: 10.1111/j.1574-6968.1995.tb07934.x.Groom, E. Control of glyphosate uptake and metabolism in Pseudomonas sp. 4ASW / E. Groom, J. P. Quinn // FEMS Microbiology Letters. – 1995. – Vol. 134. – Iss. 2–3. – P. 177–182. – Doi: 10.1111/j.1574-6968.1995.tb07934.x.Mkpuma, D. U. M. E. Isolation, characterization and biodegradation assay of glyphosate utilizing bacteria from exposed rice farm / D. U. M. E. Mkpuma, V. O. E. Simeon // Journal of Biology, Agriculture and Healthcare. – 2015. – Vol. 5. – Iss. 5. – P. 96–109. – URL: https://www.iiste.org/Journals/index.php/JBAH/article/download/20632/21566 (date of access: 05. 05. 2025).Mkpuma, D. U. M. E. Isolation, characterization and biodegradation assay of glyphosate utilizing bacteria from exposed rice farm / D. U. M. E. Mkpuma, V. O. E. Simeon // Journal of Biology, Agriculture and Healthcare. – 2015. – Vol. 5. – Iss. 5. – P. 96–109. – URL: https://www.iiste.org/Journals/index.php/JBAH/article/download/20632/21566 (date of access: 05. 05. 2025).Characterization of a New Pseudomonas Putida Strain Ch2, a Degrader of Toxic Anthropogenic Compounds Epsilon-Caprolactam and Glyphosate / T. Z. Esikova, T. O. Anokhina, N. E. Suzina [et al.] // Microorganisms. – 2023. – Vol. 11. – Iss. 3. – P. 650. – Doi: 10.3390/microorganisms11030650.Characterization of a New Pseudomonas Putida Strain Ch2, a Degrader of Toxic Anthropogenic Compounds Epsilon-Caprolactam and Glyphosate / T. Z. Esikova, T. O. Anokhina, N. E. Suzina [et al.] // Microorganisms. – 2023. – Vol. 11. – Iss. 3. – P. 650. – Doi: 10.3390/microorganisms11030650.Murphy, 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. doi: 10.1016/s0003-2670(00)88444-5Murphy, 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. doi: 10.1016/s0003-2670(00)88444-5Влияние фосфатмобилизующих бактерий на ростовые процессы, урожайность и фитосанитарное состояние посевов зерновых культур на д-п супесчаных почвах / Н. А. Михайловская, И. М. Богдевич, О. Миканова [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2012. – № 1(48). – С.136–149.Влияние фосфатмобилизующих бактерий на ростовые процессы, урожайность и фитосанитарное состояние посевов зерновых культур на д-п супесчаных почвах / Н. А. Михайловская, И. М. Богдевич, О. Миканова [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2012. – № 1(48). – С.136–149.Влияние ризобактерий р. Pseudomonas на фотосинтетический потенциал кукурузы в присутствии глифосата в почве / Н. А. Михайловская, С. А. Касьянчик, Т. Б. Барашенко [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2023. – № 2(71). – С. 80−90.Влияние ризобактерий р. Pseudomonas на фотосинтетический потенциал кукурузы в присутствии глифосата в почве / Н. А. Михайловская, С. А. Касьянчик, Т. Б. Барашенко [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2023. – № 2(71). – С. 80−90.Скрининг фосфатрастворяющих ризобактерий Pseudomonas spp. по активности культурального роста в зависимости от содержания глифосата в жидкой среде Дворкина-Фостера / Н. А. Михайловская, С. А. Касьянчик, Т. Б. Барашенко [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2023. – № 1(70). – С. 136–148.Скрининг фосфатрастворяющих ризобактерий Pseudomonas spp. по активности культурального роста в зависимости от содержания глифосата в жидкой среде Дворкина-Фостера / Н. А. Михайловская, С. А. Касьянчик, Т. Б. Барашенко [и др.] // Почвоведение и агрохимия. – 2023. – № 1(70). – С. 136–148.Лапа, В. В. Способность калиймобилизующих бактерий Bacillus метаболизировать гербицид глифосат с образованием метилглицина / В. В. Лапа, Н. А. Михайловская, Т. В. Погирницкая // Доклады НАН Беларуси. – 2025. – № 3 (69). – С. 258–264.Лапа, В. В. Способность калиймобилизующих бактерий Bacillus метаболизировать гербицид глифосат с образованием метилглицина / В. В. Лапа, Н. А. Михайловская, Т. В. Погирницкая // Доклады НАН Беларуси. – 2025. – № 3 (69). – С. 258–264.Zelenkova, N. F. Determination of glyphosate and its biodegradation products by chromatographic methods / N. F. Zelenkova, N. G. Vinokurova // Journal of Analytical Chemistry. – 2008. – Vol. 63. – № 9. – P. 871–874. doi: 10.1134/s106193480809013xZelenkova, N. F. Determination of glyphosate and its biodegradation products by chromatographic methods / N. F. Zelenkova, N. G. Vinokurova // Journal of Analytical Chemistry. – 2008. – Vol. 63. – № 9. – P. 871–874. doi: 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. – No 2. – P. 143−153. doi: 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 / M. T. H. Ragab // Chemosphere. – 1978. – Vol. 7. – No 2. – P. 143−153. doi: 10.1016/0045-6535(78)90041-3Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде : Справочник : в 2 т. / М. А. Клисенко, А. А. Калинина, К. Ф. Новикова, Г. А. хохолькова. – М.: Агропромиздат, 1992. – Т. 2. – 416 с.Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде : Справочник : в 2 т. / М. А. Клисенко, А. А. Калинина, К. Ф. Новикова, Г. А. хохолькова. – М.: Агропромиздат, 1992. – Т. 2. – 416 с.

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