Forschende bringen Licht in den mikrobiellen Abbau des Herbizids Linuron
Mikrobiologin Dr. Baak Öztürk vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig hat während ihrer Forschungszeit an der belgischen Katholieke Universiteit Leuven zusammen mit dortigen Forschenden unter der Leitung von Prof. Dr. Dirk Springael Bakterien identifiziert, die das Herbizid Linuron abbauen. Sie wiesen erstmals die Beteiligung von Bakterien der Gattung Ramlibacter bei der Zersetzung des Pflanzenschutzmittels in einem on-farm purification system nach und konnten basierend auf dem Studiendesign eine direkte Verbindung zwischen bestimmten Mikroorganismen und Herbizidabbau belegen. Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden nun in der international renommierten Fachzeitschrift Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.0c02124).
Abbau von Linuron im Agrarbetrieb
Linuron ist ein selektives Herbizid, dass gezielt Unkräuter durch die Hemmung der Photosynthese bekämpft. Aufgrund ihrer unter anderem karzinogenen Eigenschaften ist die Chemikalie seit 2018 in der EU verboten, wird aber beispielsweise in den USA und Kanada noch immer in der Landwirtschaft eingesetzt. Um die Kontamination des Grundwassers möglichst gering zu halten, besitzen viele landwirtschaftliche Betriebe dort Systeme zur Aufreinigung ihres Abwassers. Diese sogenannten on-farm purification systems (BPS) filtern das bei der Reinigung der Arbeitsgeräte gesammelte Abwasser, bevor es zurück in den Boden geleitet wird. Die genaue Funktionsweise dieser Aufreinigungssysteme ist nicht im Detail geklärt, es ist lediglich bekannt, dass verschiedene Bakterien die im Wasser befindlichen Herbizide zersetzen können.
Drei Proteobakterien sind am Linuronabbau im BPS beteiligt
Welche Bakterien in den Herbizid-Abbau involviert sind, ist seit langem Gegenstand der Forschung. In der aktuellen Studie wiesen Dr. Baak Öztürk und ihre Kolleginnen und Kollegen nun nach, dass Vertreter der Bakterien Variovorax, Comamonadaceae und Ramlibacter am Linuronabbau beteiligt sind. Letztere wurden erstmals in einer BPS-Matrix nachgewiesen. „Das einzigartige unserer Studie ist, dass wir eine direkte Verbindung zwischen Herbizidabbau und den dafür verantwortlichen Mikroorganismen nachweisen konnten. Zusätzlich zeigen unsere Experimente, das in-situ andere Mikroorganismen für die Zersetzung der Schadstoffe verantwortlich sind als bisher aus Laborversuchen bekannt war.“ fasst Baak Öztürk zusammen. „Ich hoffe, dass die Aufklärung der Funktionsweise dieser on-farm purification-Systeme auch die deutschen Landwirte überzeugt, dass die Anschaffung dieser eigenen kleinen Kläranlage sinnvoll ist. Denn die Etablierung des BPS ist nicht kostenintensiv und benötigt auch nicht viel Platz. Und auch wenn wir hier in Deutschland kein Linuron einsetzen, so werden doch andere Herbizide ausgebracht, die negativen Einfluss auf das Ökosystem haben können.“ Dr. Öztürk leitet seit 2018 die Unabhängige Nachwuchsgruppe Mikrobielle Biotechnologie am Leibniz-Institut DSMZ, deren Forschungsschwerpunkt auf dem biologischen Abbau von chemischen Verbindungen wie Pflanzenschutzmittel oder Plastik liegt.
Originalpublikation:
Lerner H., Öztürk B., Dohrmann A., Thomas J., Marchal K., De Mot R., Dehaen W., Tebbe C., Springael D. Culture-independent Analysis of Linuron-Mineralizing Microbiota and Functions in On-Farm Biopurification Systems via DNA-Stable Isotope Probing: Comparison With Enrichment Culture. Environ Sci Technol. 2020 Jun 22.
doi: 10.1021/acs.est.0c02124. Online ahead of print.
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