EFFECT OF THE HERBICIDE ROUNDUP ON NITROGEN-FIXING BACTERIA OF THE GENUS AZOTOBACTER
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturalspu/2025.2.2Keywords:
herbicides, glyphosate, Roundup, nitrogen-fixing microorganisms, Azotobacter, diazotrophyAbstract
The article presents the results of a study on the effect of the herbicide Roundup on biomass accumulation and ammonium ion formation by nitrogen-fixing bacteria Azotobacter chroococcum VKM B-1272 and Azotobacter sp. A2. The sensitivity of the bacteria to the herbicide was assessed by the disc diffusion method using paper discs impregnated with different concentrations of the preparation. To investigate the effect of Roundup on biomass accumulation, nitrogen-fixing bacteria were cultivated in Ashby medium for 2–3 days at 28 °C under aerobic conditions. The herbicide was added at concentrations of 8 mL/L (recommended dose) and 16 mL/L. Biomass and ammonium ion concentrations were measured using a photoelectric colorimeter at wavelengths of 390 nm and 640 nm, respectively. The results showed that Roundup, at both the recommended and double doses, inhibited the growth and ammonium ion production by diazotrophic microorganisms under laboratory conditions. The addition of Roundup to the cultivation medium reduced biomass accumulation by both strains of nitrogen-fixing bacteria during the logarithmic growth phase. This reduction may be attributed not only to the active ingredient, but also to the presence of inert components, preservatives, and other additives in the herbicide formulation, designed to enhance efficacy, stability, and shelf life. Preliminary cultivation of nitrogen-fixing bacteria in medium containing Roundup at the recommended dose increased their sensitivity to the herbicide, resulting in lower microbial biomass compared with the original cultures. The reduction of atmospheric nitrogen to ammonia by free-living nitrogen-fixing bacteria of the genus Azotobacter was inhibited by the herbicide depending on its concentration in the medium and the sensitisation of microorganisms. The findings demonstrated that repeated application of Roundup sensitizes microorganisms to its action, ultimately exerting a negative impact not only on biomass accumulation but also on the process of diazotrophy. These results emphasize the importance of the rational and controlled use of glyphosate-based herbicides to minimize adverse effects on soil microorganisms involved in the nitrogen cycle.
References
Капустіна К. Захист культур від побічних ефектів: як врятувати і поля, і довкілля. 2021. URL:https://kurkul.com/.
Державний реєстр пестицидів та агрохімікатів, дозволених до використання в Україні (інтерактивна версія). URL: https://agrarii-razom.com.ua/derzhavnyj-reyestr-pestycydiv-agrohimikativ.
Цибульська С. Підсумки 2024: ринок ЗЗР у грошовому вимірі зменшився, але за обсягами зріс. 2024. URL: https://agroportal.ua/news/.
Rawat D., Bains A., Chawla P., Kaushik R., Yadav R., Kumar A., Sridhar K., Sharma M. Hazardous impacts of glyphosate on human and environment health: Occurrence and detection in food. Chemosphere. 2023. Vol. 329. 138676. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138676.
Малярчук М. П., Томницький А. В., Малярчук А. С., Мишукова Л. С. Забур’яненість посівів і продуктивність сівозмін залежно від співвідношення культур і систем обробітку ґрунту на зрошенні півдня України. Аграрні інновації. 2020. № 2. С. 56–61. DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2020.2.9.
Білан М. В., Лєщова М. О. Корекція мікробіоти кишечника під впливом ксенобіотиків та імуностимуляторів. Монографія. Дніпро, 2022. 128 с.
Singh S., Kumar V., Gill J. P. K., Datta S., Singh S., Dhaka V., Kapoor D., Wani A. B., Dhanjal D. .S, Kumar M., Harikumar S. L., Singh J. Herbicide Glyphosate: toxicity and microbial degradation. Int J Environ Res Public Health. 2020. Vol. 17(20). 7519. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph17207519.
Гринько Ю. Особливості десикації. Коли, навіщо і чим? Агроном. 2021. URL: https://www.agronom.com.ua/.
Zioga E., White B., Stout J. C. Glyphosate used as desiccant contaminates plant pollen and nectar of non-target plant species. Heliyon. 2022. e12179. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12179.
Недопитанська Н.М. Проблема канцерогенної небезпеки гліфосату: нові дані. Сучасні проблеми токсикології. 2011. № 1–2. C. 5–15.
Pochron S., Simon L., Mirza А., Littleton А., Sahebzada F., Yudell M. Glyphosate but not Roundup® harms earthworms (Eisenia fetida). Chemosphere. 2020. Vol. 241. 125017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemo-sphere.2019.125017.
Zhan H., Feng Y., Fan X., Chen S. Recent advances in glyphosate biodegradation. Appl Microbiol Biotechnol. 2018. Vol. 102(12). P. 5033–5043. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-018-9035-0.
Кузнєцова О. М., Чміль В. Д. Гліфосат: поведінка у навколишньому середовищі та рівні залишків. Сучасні проблеми токсикології. 2010. № 48(1). С. 87–95.
Lupwayi N. Z., Blackshaw R. E., Geddes C. M., Dunn R., Petri R. M. Multi-year and multi-site effects of recurrent glyphosate applications on the wheat rhizosphere microbiome. Environ Res. 2022. Vol. 215(Pt 3). 114363. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114363.
Vázquez M. B., Moreno M. V., Amodeo M. R., Bianchinotti M. V. Effects of glyphosate on soil fungal communities: A field study. Rev Argent Microbiol. 2021. Vol. 53(4). P. 349–358. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ram.2020.10.005.
Sumalan R. M., Alexa E., Negrea M., Sumalan R. L., Doncean A., Pop G. Effect of glyphosate on the microbial activity of two Romanian soils. Commun Agric Appl Biol Sci. 2010. Vol. 75(2). P. 167–172.
Звір Г. І., Мороз О. М., Гнатуш С. О. Дисиміляційна сульфатредукція у бактерій Desulfovibrio desulfuricans ІМВ К-6 за впливу гербіцидів Ураган і Раундап. Вісник Дніпропетровського університету. Серія : Біологія. Медицина. 2015. Вип. 6(1). С. 40–44. DOI: https://doi.org/10.15421/021508.
Гудзь С. П., Гнатуш С. О., Яворська Г. В., Білінська І. С., Борсукевич Б. М. Практикум з мікробіології // Підручник. Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2014. 436 с.
Alomari S. M, Hasan R. S., Al-Najim A. N., Saadi A. M. Nitrogen-fixing bacteria and their applications in the environment: A Review. Int J Med & All Body Health Res. 2024. Vol. 5, Iss. 4. Р. 178–187. DOI: https://doi.org/10.54660/IJMBHR.2024.5.4.178-187.
Zablotowicz R. M., Reddy K. N. Impact of glyphosate on the Bradyrhizobium japonicum symbiosis with glypho-sate-resistant transgenic soybean: a minireview. J Environ Qual. 2004. Vol. 33(3). P. 825–831. DOI: https://doi.org/10.2134/jeq2004.0825.
