Антибіотики в ґрунті та їх вплив на ґрунтову мікробіоту
DOI:
https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2021.240321Ключові слова:
абіотичні/біотичні процеси, ґрунтові бактерії, період напіврозпаду, резистентність, ферментативна активністьАнотація
Антибіотики є вирішальними чинниками у боротьбі з інфекційними захворюваннями впродовж останніх 50 років. У сільському господарстві їх широко застосовують під час лікування тварин, птахів та вирощуванні аквакультур, для запобігання псування кормів, як стимулятори росту та продуктивності домашньої худоби, при виробництві незамінних амінокислот як домішок у корми тощо. Наразі застосування антибіотиків у тваринництві набуло надмірного поширення через запобігання епідемій глобального масштабу. Своєю чергою, потрапляння антибіотиків у воду та ґрунт, зокрема через органічні добрива, створює потенційну загрозу для цих середовищ. Так, у ґрунтових мікроорганізмах поширюється різноманіття генів резистентності до антибіотиків (ГРА), що є на сьогодні світовою проблемою у сфері охорони здоров’я. Вважають, що стійкість антибіотиків після потрапляння в ґрунт обумовлена переважно їх швидкістю розкладання та сорбцією до органічного ґрунтового матриксу. Широкий діапазон значень періоду напіврозпаду (DT50) цих сполук у ґрунтах свідчить, що їх стійкість, залежить від низки факторів: властивостей ґрунту, кліматичних умов (температура, кількість опадів, вологість), фізико-хімічних характеристик антибіотиків. Є дані, що антибіотики змінюють ферментативну активність ґрунтових мікроорганізмів, особливо вони впливають на здатність метаболізувати вуглець різного походження. Крім того, антибіотики не тільки впливають на загальну чисельність мікробіоти, а й на відносний вміст різних груп (грамнегативні та грампозитивні бактерії, гриби) у мікробних популяціях. Важливість досліджень ГРА ґрунтових мікроорганізмів у тому, що вони призвели до відкриття нових генів, які відповідають за стійкість бактерій до антибіотиків.
Посилання
Kümmerer, K. (2009). Antibiotics in the aquatic environment — A review — Part, I. Chemosphere, 75, 417–434. DOI: https://doi.org10.1016/j.chemosphere.2008.11.086 [in English].
ECDC (2018). ESAC-Net surveillance data (2017). «Summary of the latest data on antibiotic consumption in the European Union. European Centre for Disease Prevention and Control. Antimicrobial consumption,» in ECDC Annual Epidemiological Report for 2016. (Stockholm: ECDC) [in English].
Symochko, L. et al. (2019). Soil microbial diversity and antibiotic resistance in natural and transformed ecosystems. International Journal of Ecosystems and Ecology Sciences (IJEES), 9 (3), 581–590. DOI: https://doi.org/10.31407/ijees [in English].
Symochko, L., Mariychuk, R., Demyanyuk, O. & Symochko, V. (2019). Enrofloxacin in Agroecosystems: Uptake by Plants and Phytotoxical Effect. International Conference «Technologies of Environmental Protection» (рр. 240–245). High Tatras, Slovakia [in English].
Larsson, D.G.J. (2014). Antibiotics in the environment. Ups. Journal of Medical Sciences, 119, 108–112. DOI: https://doi.org/10.3109/03009734.2014.896438 [in English].
Bouki, C., Venieri, D. and Diamadopoulos, E. (2013). Detection and fate of antibiotic resistant bacteria in wastewater treatment plants: a review. Ecotoxicology and Environmental Safety, 91, 1–9. DOI: https://doi.org10.1016/j.ecoenv.2013.01.016 [in English].
Michael, I. et al. (2013). Urban wastewater treatment plants as hotspots for the release of antibiotics in the environment: a review. Water Research, 47, 957–995. DOI: https://doi.org10.1016/j.watres.2012.11.027 [in English].
Symochko, L., Mariychuk, R., Demyanyuk, O. & Symochko, V. (2019). Antybiotyky v ahroekosystemakh: mikrobiom i rezystom gruntu [Аntibiotics in agroecosystems: soil microbiome and resistome]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 4, 85–93. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2019.189463 [in Ukrainian].
Symochko, L.Iu. (2017). Antybiotykorezystentni mikroorhanizmy v ahro-ekosystemakh yak chynnyk ryzyku dlia zdorovia liudyny [Antibiotic resistant microorganisms in agroecosystems as a risk factor for human health]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 2, 201–204 [in Ukrainian].
Pan, X., Qiang, Z., Ben, W. and Chen, M. (2011). Residual veterinary antibiotics in swine manure from concentrated animal feeding operations in Shandong Province, China. Chemosphere, 84, 695–700. DOI: https://doi.org10.1016/j.chemosphere.2011.03.022 [in English].
Dolliver, H., Gupta, S. and Noll, S. (2008). Antibiotic degradation during manure composting. Journal of Environmental Quality, 37, 1245. DOI: https://doi.org10.2134/jeq2007.0399 [in English].
Jones-Lepp, T. L. and Stevens, R. (2007). Pharmaceuticals and personal care products in biosolids/sewage sludge: the interface between analytical chemistry and regulation. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 387, 1173–1183. DOI: https://doi.org10.1007/s00216-006-0942-z [in English].
Hou, J. et al. (2015). Occurrence and distribution of sulfonamides, tetracyclines, quinolones, macrolides, and nitrofurans in livestock manure and amended soils of Northern China. Environmental Science and Pollution Research, 22, 4545–4554. DOI: https://doi.or 10.1007/s11356-014-3632-y [in English].
Halling-Sørensen, B. et al. (2005). Dissipation and effects of chlortetracycline and tylosin in two agricultural soils: a field-scale study in southern Denmark. Environmental Toxicology and Chemistry, 24, 802–810. DOI: https://doi.org10.1897/03-576.1 [in English].
Keen, P.L. and Patrick, D.M. (2013). Tracking change: a look at the ecological footprint of antibiotics and antimicrobial resistance. Antibiotics, 2, 191–205. DOI: https://doi.org10.3390/antibiotics2020191 [in English].
Grenni, P., Ancona, V. and Barra Caracciolo, A. (2018). Ecological effects of antibiotics on natural ecosystems: a review. Microchemical Journal, 136, 25–39. DOI: https://doi.org10.1016/j.microc.2017.02.006 [in English].
Zhang, J. et al. (2015). Occurrence and fate of antibiotic and heavy metal resistance genes in the total process of biological treatment and land application of animal manure: a review. Huanjing Kexue Xuebao. Acta Scientiae Circumstantiae, 35, 935–946. DOI: https://doi.org10.13671/j.hjkxxb.2014.0843 [in English].
Wang, S. et al. (2017). Tetracycline resistance genes identified from distinct soil environments in China by functional metagenomics. Frontiers in Microbiology, 8, 1406. DOI: https://doi.org10.3389/fmicb.2017.01406 [in English].
Akimenko, Y.V., Kazeev, K.S. and Kolesnikov, S.I. (2015). Impact assessment of soil contamination with antibiotics (For example, an ordinary chernozem). American Journal of Applied Sciences, 12, 80–88. DOI: https://doi.org10.3844/ajassp.2015.80.88 [in English].
Hammesfahr, U. et al. (2008). Impact of the antibiotic sulfadiazine and pig manure on the microbial community structure in agricultural soils. Soil Biology and Biochemistry, 40, 1583–1591. DOI: https://doi.org10.1016/j.soilbio.2008.01.010 [in English].
Unger, I.M. et al. (2013). Antibiotic effects on microbial community characteristics in soils under conservation management practices. Soil Science Society of America Journal, 77, 100–112. DOI: https://doi.org10.2136/sssaj2012.0099 [in English].
Reichel, R., Michelini, L., Ghisi, R. and ThieleBruhn, S. (2015). Soil bacterial community response to sulfadiazine in the soil-root zone. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 178, 499–506. DOI: https://doi.org10.1002/jpln.201400352 [in English].
Cui, H. et al. (2014). Influence of ciprofloxacin on microbial community structure and function in soils. Biology and Fertility of Soils, 50, 939–947. DOI: https://doi.org10.1007/s00374-014-0914-y [in English].
Liu, B. et al. (2015). Effects of chlortetracycline on soil microbial communities: comparisons of enzyme activities to the functional diversity via Biolog EcoPlatesTM. European Journal of Soil Biology, 68, 69–76. DOI: https://doi.org10.1016/j.ejsobi.2015.01.002 [in English].
Liu, F. et al. (2009). Effects of six selected antibiotics on plant growth and soil microbial and enzymatic activities. Environmental Pollution, 157, 1636–1642. DOI: https://doi.org10.1016/j.envpol.2008.12.021 [in English].
Chen, W. et al. (2013). Oxytetracycline on functions and structure of soil microbial community. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 13, 967–975. DOI: https://doi.org10.4067/S0718-95162013005000076 [in English].
Ma, T. et al. (2016). Effects of different concentrations and application frequencies of oxytetracycline on soil enzyme activities and microbial community diversity. European Journal of Soil Biology, 76, 53–60. DOI: https://doi.org10.1016/j.ejsobi.2016.07.004 [in English].
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право і ліцензування
Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.
Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.
Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:
- не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
- раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.
Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:
- публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
- поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.
Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
- Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
- персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
- веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
- некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.
