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: Research program | Crop production
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: 1646

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

Strongylus vulgaris: Alternativa metoder till läkemedel för kontroll av parasitsmitta
Eva Tydén, Swedish University of Agricultural Sciences

Projektnummer: H-18-47-389 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Resistance to anthelmintic drugs is a threat to equine welfare. Like antibiotics, is restrictive use of anthelmintics necessary to retain their effectivity. Thus, targeted selective treatment, based on individual deworming, was introduced a decade ago. However, we have shown that the prevalence of, …

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

Blad som sporfällor för förbättrade prognostiseringsmetoder
Anna Berlin

Projektnummer: O-16-20-767 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Växtodling

Knowledge of disease development in wheat is a prerequisite for good advice on economically and environmentally
adapted control strategies. This project is based on knowledge from a previous SLF project about molecular detection
and spore traps, which showed that the different spore traps catch …

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 morgondagens 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

Finding key parameters for improved forage utilization and lowered methane emissions in dairy cows
Rebecca Danielsson

Projektnummer: O-16-23-762 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2016

Mjölk

The aim of this project is to investigate individual differences in the rate of passage of feed, feed efficiency, microbial flora and methane production in cows with different ability to consume large proportion of roughage.
Our previous studies show that methane production differs between cows …

Läs mer

Utvärdering av funktion och ekonomi för alternativa golvlösningar i nötkreatursstall
Christer Bergsten

Projektnummer: O-18-20-161 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Kött
Mjölk

We aim to continue an ongoing study to increase knowledge of cattle locomotion on different floors, how they work in practice and what the long term consequences are for welfare and for farmers´ economy. For that purpose advanced biomechanical methods will be used to assess dairy cows´ …

Läs mer

Stallbackskulturer i cyberrymden
Susanna Hedenborg, Malmö högskola

Projektnummer: H-17-47-290 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

The purpose of the project is to analyse stable cultures in cyberspace in Sweden and Norway. In recent years, questions about the welfare of horses have been debated in social media and norms for horse-keeping are created on Internet. In this project, these norms are conceptualised as stable …

Läs mer

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Namn
E-postadress