チエンカルバゾンメチルの環境中での効率的な真菌および細菌による浄化

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Environ. Res..2020 Jun;188:109811. S0013-9351(20)30706-4. doi: 10.1016/j.envres.2020.109811.Epub 2020-06-20.

チエンカルバゾンメチルの環境中での効率的な真菌および細菌による浄化

Efficient fungal and bacterial facilitated remediation of thiencarbazone methyl in the environment.

Khuram Shahzad Ahmad
Palwasha Gul
Mahwash Mahar Gul

PMID: 32592941 DOI: 10.1016/j.envres.2020.109811.

抄録

トリアゾール系除草剤であるチエンカルバゾンメチル(TCM)は、除草剤として様々な作物に使用されているが、膀胱や泌尿器機能に対する固有の毒性を有している。本研究では、これまでに土壌から分離された微生物を用いて、TCMの生分解挙動を初めて明らかにした。Aspergillus flavus (AF), Penicillium chrysogenum (PC), Aspergillus niger (AN), Aspergillus terrus (AT), Aspergillus fumigatus (AFu)の5つの真菌株と2つの細菌株からなるバイオトランスフォーメーションの集合体をシミュレートした。Xanthomonas citri (XC)、Pseudomonassyringae (PS)を使用した。各微生物を利用して10mg/LのTCM濃度を設定し、42日間分析した。TCMの生物分解は紫外-可視分光光度計とガスクロマトグラフィー質量分析法で評価した。Aspergillus terrus (R=0.86)とPenicillium chrysogenum (R=0.88)は、2,4-ジヒドロ-[1,2,4]トリアゾール-3-オン、セミカルバジド、尿素、メチル-4-イソシアナトスルホニル-5-メチルチオフェン-3-カルボキシレートなどの中間代謝物を生成する一方で、TCMの代謝能力が最も高いことがわかった。その結果，42日後のTCM分解率は，AF株，AFu株，AN株，PC株，AT株，PS株およびXC株でそれぞれ74％，74％，81％，95％，98％，90％および95％であった。これらの研究は、生態系からの農薬低減のための重要なバイオレメディエーションのアプローチに影響を与える可能性がある。さらに、本研究は、持続可能で費用対効果の高い方法で環境管理を成功させるために、バイオディテクタブルアッセイの最適化にも応用することができる。

Triazole herbicide, Thiencarbazone-methyl (TCM) applied on different crops for weedicidal activity is associated with an inherent toxicity towards bladder and urinary functionality. TCM has been first time explored for its biodegradative behavior utilizing microbes, previously isolated from soils. Simulated bio-transformation assemblies of five fungal strains; Aspergillus flavus (AF), Penicillium chrysogenum (PC), Aspergillus niger (AN), Aspergillus terrus (AT), Aspergillus fumigatus (AFu) and two bacterial strains: Xanthomonas citri (XC), Pseudomonassyringae (PS), were utilized. 10 mg/L TCM concentration was set up utilizing each microbe and analysed for 42 days. TCM bio-degradation was evaluated by UV-Visible spectrophotometery and gas chromatography mass spectroscopy. Aspergillus terrus (R = 0.86) and Penicillium chrysogenum (R = 0.88) exhibited highest capability to metabolize TCM while forming intermediate metabolites including; 2,4-dihydro-[1,2,4] triazol-3-one, semicarbazide and urea, methyl 4-isocyanatosulfonyl-5-methylthiophene-3-carboxylate. TCM degradation by all strains AF, AFu, AN, PC, AT, PS and XC was found to be 74, 74, 81, 95, 98, 90 and 95%, respectively after 42 days elucidating the effectiveness of all the utilized strains in degrading TCM. Current investigations can impact vital bioremediation approaches for pesticides mitigation from the ecological compartments. Furthermore, present research can be extended to the optimization of the bio-deteriorative assays to be employed on the practical scale for the successful management of environment through sustainable and cost effective ways.