Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Reduktion av diffus förorening för en hållbar användning av bekämpningsmedel

Status: Avslutat
Projektnummer: H0933018
Kategori: Forskningsprogram | Växtodling
Ansökningsår: 2009
Datum för slutrapport: 14 maj 2013
Huvudsökande: John Stenström
Organisation: Sveriges lantbruksuniversitet, SLU
E-postadress: john.stenstrom@slu.se
Telefon: 018-673293
Beviljade medel: 1 500 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Syftet med studien är att snabbt minska mängden av glyfosatrester genom samtidig tillförsel av mikroorganismer och herbiciden i fält. Tre glyfosatnedbrytande bakterier isolerades som gav ökad nedbrytning av glyfosat efter tillsats till sand. Frystorkning av isolaten gav produkter av god kvalitet och överlevnad. Identifiering av stammarna visade dock att det mest effektiva isolatet var till 99 % identisk med en opportunistisk humanpatogen tillhörande skyddsklass 2. De två andra stammarnas effektivitet var för låg. De isolerade stammarna studerades därför inte vidare. En isolerad Bradyrhizobium japonicum visade sig vara en lovande organism för den tilltänkta applikationen, men mer studier krävs för att finna hur dess kapacitet att bryta ner glyfosat kan ökas ytterligare. Konceptet med samtidig tillsats av glyfosat och glyfosatnedbrytande mikroorganismer kan ge en väsentligt snabbare nedbrytning av herbiciden jämfört med nedbrytningshastigheten utan tillsats av mikroorganismer.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Titel
Reduktion av diffus förorening för en hållbar användning av bekämpningsmedel

Syfte med studien
Syftet med studien är att snabbt minska mängden av de glyfosatrester i fält som har hamnat på platser (växtrester, mark) där de ej har avsedd effekt utan endast utgör ett potentiellt hot för yt- och grundvattenförorening. Detta åstadkommes genom tillförsel av optimalt formulerade mikroorganismer i samband med applicering av herbiciden i fält. Denna samtidiga tillförsel av glyfosat och mikroorganismer säkerställer en nära kontakt mellan dem och ger därmed gynnsamma förutsättningar för nedbrytningen, eftersom resterna är som mest tillgängliga för nedbrytning omedelbart efter applicering.

Resultat
Isolering av glyfosatnedbrytande bakterier. Glyfosatnedbrytande bakterier isolerades från en svensk åkerjord och från en blandkultur som erhölls från Dr J. Quinn, Queen’s University, Belfast. Tre stammar som gav den största glyfosatnedbrytningen i vätskekultur valdes ut för vidare undersökningar.

Nedbrytning av glyfosat i sand och jord. De tre stammarna odlades i minimalmedium varefter celler (ca 109 celler/g) och 20 µg glyfosat/g sattes till 10 g jord eller sand. Efter två dygn gav stammarna 52, 20 och 10 % nedbrytning i sanden. Ingen nedbrytning erhölls i jorden.

Fosforbrist för induktion av glyfosatnedbrytande enzymer. Tidigare studier har visat att fosforbrist kan öka upptag och nedbrytning av glyfosat. Därför inkuberades cellerna i minimalmedium utan fosfat innan glyfosat sattes till som enda fosforkälla. Denna fosforbrist ökade nedbrytningen hos ett av isolaten märkbart.

Formulering. För att ge hög överlevnad, god lagringsstabilitet och för att göra det möjligt att sprida glyfosatnedbrytande bakterier tillsammans med formulerad glyfosat, krävs det att bakterierna är ”förpackade” (formulerade). Därför frystorkades stammarna med sackaros som bärarmaterial. De erhållna produkterna var av god kvalitet, med en överlevand mellan 50-93 % efter 3 veckors lagring vid 25 ºC.

Identifiering och karakterisering av bakterieisolaten. Identifiering av stammarna visade att det mest effektiva isolatet var till 99 % identisk med bakterien Ochrobactrum anthropi som har beskrivits som en opportunistisk humanpatogen tillhörande skyddsklass 2. Den studerades därför inte mer i detta projekt. De två andra stammarna identifierades som Microbacterium oxydans och Brevundimonas sp. Vidare studier visade att glyfosatnedbrytningen med dessa stammar inte kunde göras mer effektiv genom att t ex byta substrat (pyruvat, glykos, gluconat). Dessutom var nedbrytningen av glyfosat försumbar i närvaro av andra fosforkällor. Dessa två bakteriestammar var därför inte heller lämpliga för vårt ändamål och studerades därför inte vidare.

En glyfosatnedbrytande Bradyrhizobium japonicum. Eftersom de tre isolerade stammarna var olämpliga för vårt syfte, undersökte vi om de kunde ersättas med någon annan organism tillhörande skyddsklass 1. Bakterier tillhörande släktena Rhizobium och Bradyrhizobium har sedan länge spridits ut på åkermark för att öka kvävefixeringen hos baljväxter. Det har också rapporterats att de kan bryta ner glyfosat. Därför undersökte vi förmågan att bryta ner glyfosat hos arter tillhörande dessa släkten från kultursamlingen vid institutionen för mikrobiologi, SLU. En av dessa, Bradyrhizobium japonicum 10169, kunde bryta ner glyfosat – även i närvaro av oorganiskt fosfor. Snabbast var nedbrytningen med arabinos som substrat, men fortfarande krävdes 3-4 veckors inkubering för att erhålla fullständig nedbrytning. I sand erhölls 43,4 % nedbrytning efter 5 dygn.

Slutsats och behov av vidare studier
Konceptet med samtidig tillsats av glyfosat och glyfosatnedbrytande mikroorganismer fungerar i princip eftersom det kan ge en väsentligt snabbare nedbrytning av herbiciden jämfört med nedbrytningshastigheten utan tillsats av mikroorganismer. Det är också möjligt att isolera naturligt förekommande mikroorganismer som kan bryta ner glyfosat. Den mest effektiva organismen vi kunde isolera, Ochrobactrum anthropi, visade sig dock tillhöra skyddsklass 2 och har beskrivits som en opportunistisk humanpatogen. Den kan därför inte användas för praktisk applikation i fält och studerades därför inte mer i detta projekt.

Bradyrhizobium japonicum 10169, kunde bryta ner glyfosat – även i närvaro av oorganiskt fosfor. Nedbrytningen var emellertid mycket långsam men ökade när bakterien odlades på arabinos. Tillsats av bakterien till sand tillsammans med arabinos som substrat gav 43,4 % nedbrytning efter 5 dygn. Bradyrhizobium japonicum 10169 är därför en lovande organism för den tilltänkta applikationen, men mer studier krävs för att finna hur dess kapacitet att bryta ner glyfosat kan ökas ytterligare. En möjlig väg kan vara att identifiera det enzym som katalyserar glyfosatnedbrytningen och därefter undersöka om odling i närvaro av detta enzyms naturliga substrat ökar enzymets mängd eller aktivitet i bakterien.

 

Antal träffar i projektbanken: 1615

Jordartsanpassad strukturkalkning för effektivare fosforretention
ARARSO ETANA

Projektnummer: O-18-23-160 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Växtodling

The purpose of this project is to define the amount of slaked lime needed for a given clay soil. We hypothesise that the amount of slaked lime needed for minimal phophorus loss is dependent on the clay content of the soil. The study will be conducted in a field with a drainage system and measuring …

Läs mer

Säkrad mikrobiell kvalitet hos grovfoder och mjölkråvara för lönsam produktion av långlagrad ost
Åse Lundh

Projektnummer: O-16-20-764 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Mjölk

Increased production and export of products with high added values, e.g. long-ripened hard cheeses, are considered important steps for a positive development of the Swedish dairy sector. Increased investment in Swedish premium cheese will, however, require increased volumes of high quality raw milk …

Läs mer

Nya mått i aveln för förbättrad fruktsamhet hos nordiska mjölkkor
Britt Berglund

Projektnummer: O-15-20-587 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2015

Mjölk

This project is the Swedish part of the Nordic 4-year project Improving Nordic dairy cow fertility through genetics, the only prioritized research project from Nordic Dairy Cattle R&D, 2015. Research funding is applied for within each country. The focus area of our Swedish part is to investigate …

Läs mer

Validering av prebiotiska och antioxidanta effekter av vetekli hemicellulosor i bakprodukter
Francisco Vilaplana

Projektnummer: O-17-20-962 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Socker

Wheat bran is the largest by-product of wheat flour production with approximately 300,000 tonnes in Sweden. Bran is mainly used in animal feed, as human digestion is not fully able to absorb it. Wheat bran contains valuable biomolecules, such as dietary fiber (arabinoxylans, AX) and phenolic …

Läs mer

Filtreringsmetoder för utvinning av växtproteiner avsedda för morgongadens produktion av livsmedel
Marilyn Rayner

Projektnummer: O-17-20-982 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Växtodling

We are facing a protein shift in which a portion of the animal based protein in our diet needs to be replaced by plant proteins to reduce the climate impact from the food sector. Many agricultural by-streams contain high value proteins not used to their full potential. We aim to recover proteins …

Läs mer

Förbättrad arbetsmiljö inom hästnäringen genom nya metoder och verktyg
Cecilia Lindahl, RISE Research Institutes of Sweden

Projektnummer: H-17-47-281 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Although the equine sector in Sweden has gone through an expansion the last decades, the working methods have not changed. Working conditions must be improved to enable the horse industry to offer safe, sustainable and attractive jobs. The aim is to develop methods and tools for work environment …

Läs mer

UTVÄRDERING AV EN NY PROFYLAKTISK METOD FÖR ATT MINSKA LIDANDET HOS HÄSTAR MED SOMMAREKSEM
Rickard Ignell, Swedish University of Agricultural Sciences, SLU

Projektnummer: H-17-47-282 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Insect bite hypersensitivity (IBH) associated with Culicoides biting midges is the most common allergic skin disease in
horses, seriously reducing welfare of affected horses. The main symptom is severe pruritus, with risk of self-infected
open wounds. The choice for treatment and prevention of this …

Läs mer

Förbättrad lönsamhet i veteproduktionen genom förbättrad kvävestrategi
Karin Hamnér

Projektnummer: O-16-20-761 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Växtodling

Using split fertilization of nitrogen (N) in wheat production is today well-established to increase protein content and adjust fertilization. However, deep knowledge and understanding of N uptake and remobilization during late stages of crop development are missing. Moreover, while split …

Läs mer

Utveckling av den didaktiska processen i ridundervisning (Delstudie 3: Ridlärare-Häst)
Charlotte Lundgren, Linköpings universtitet

Projektnummer: H-17-47-278 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

'Work Package 3: Riding Instructor-Horse' is the final part of the project 'Improving Teaching Methods in Riding Education: the Interplay between Rider, Riding Instructor and Horse'. In this project, the Swedish-Norwegian Foundation for Equine Research has previously funded the first two work …

Läs mer

Kostnadseffektiva system för skörd av slybränslen
Daniel Nilsson

Projektnummer: O-17-21-988 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Energi & biomassa

During recent decades the area with brushwood has increased in the Swedish rural landscape. A study has shown that the annual harvest of brushwood for fuel purposes could amount to about 6 TWh. Some advantages with the utilization of brushwood as fuel are that the growth areas do not compete with …

Läs mer

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Namn
E-postadress