Suchergebnis in den Forschungsaktivitäten der Entscheidungshilfevorhaben
| Titel: | Auswirkungen von Glyphosat auf aus Tierhaltungen stammende Bakterien |
|---|---|
| Titel (englisch): | Effects of glyphosate on bacteria derived from farm animals |
| Beschreibung (dt.): | Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, Hinweise zu erlangen ob und wenn ja in welcher Weise der Einsatz von Glyphosat eine Beeinflussung des mikrobiellen Ökosystems in der Nutztierhaltung nach sich zieht. Dabei soll das Hauptaugenmerk neben i) einer möglichen Resistenzinduktion gegen Glyphosat darauf gerichtet sein, ii) den Einfluss des Herbizids und seiner Begleit- oder Trägerstoffe auf die Anreicherung tier- und humanmedizinisch relevanter Keime (Zoonose-Erreger) sowie auch auf wichtige antibiotikaresistente Erreger bei Schweinen und Rindern zu untersuchen sowie iii) eine mögliche Chelatbildung durch Glyphosat und die daraus folgende Beeinträchtigung der Resorptionsvorgänge und iv) den Einfluss von Glyphosat auf die bakteriellen Proteinsynthese bei Rindern zu untersuchen. Hierzu soll zunächst ein Screening von Tier- und Umweltisolaten relevanter Keime auf eine vorliegende Glyphosat-Resistenz mittels MHK-Bestimmung durchgeführt werden. Anschließend wird die Frage, ob Glyphosat und/oder Beistoffe/Netzmittel eine Resistenzinduktion in Bakterien hervorrufen können, durch Passagen ausgewählter Isolate relevanter Zoonose-Erreger mit subletalen Glyphosat-Konzentrationen gefolgt von einer MHK-Bestimmung beantwortet. Gefundene MHK-Erhöhungen werden molekularbiologisch aufgeklärt. Zudem wird die Wirkung von Glyphosat und deren Beistoffen im Fermenter-Modell sowie im Tiermodell jeweils für Schweine und Rinder untersucht. Hierbei werden mögliche qualitative und quantitative Veränderungen des enteralen/ruminalen Mikrobioms einschließlich relevanter Zoonoseerregern in Folge einer Glyphosatzugabe molekularbiologisch und kulturell untersucht sowie der enterale/ruminale Glyphosat-Abbau. Zudem wird im ruminalen Fermenter-Modell sowie bei Rindern der Einfluss von Glyphosat und Trägerstoffen/Netzmittel auf die mikrobielle Proteinsynthese sowie eine etwaige Chelatbildung und daraus folgend die Beeinflussung der Absorption und des Stoffwechsel von Mineralstoffen untersucht. |
| Beschreibung (engl.): | The aim of this project is to obtain indications whether and if so in what way glyphosate has an influence on the microbial ecosystem in livestock production. The main focus is to study i) a possible induction of resistance to glyphosate, ii) the influence of the herbicide on the enrichment of as well as relevant and zoonotic bacteria and antibiotic-resistant pathogens in pigs and cattles, iii) a possible chelation due to glyphosate and the subsequent impact on the resorption of minerals, and iv) the effect of glyphosate on the bacterial protein synthesis in cattle. At first a screening of animal and environmental isolates of relevant germs for a present glyphosate resistance are carried out by MIC determination. Subsequently, the question of whether glyphosate and/or inert components may induce glyphosate resistance in bacteria will be studies by passages of selected isolates of relevant zoonotic pathogens with sublethal glyphosate concentrations followed by a MIC determination. Found MIC increases are elucidated by genetic and proteomic analyses. In addition, the effect of glyphosate will be examined in the fermenter model and in animal models for pigs and cattle. Here, possible qualitative and quantitative changes of enteral/ruminal microbiome including relevant zoonotic bacteria and the enteral/ruminal glyphosate degradation will be investigated. Furthermore, the influence of glyphosate to the microbial protein synthesis as well as a possible chelation and the consequent influence on the absorption and metabolism of minerals will be examined in as well as a fermenter model and in cattle. |
| Ergebnis (dt.): | Es ließ sich feststellen, dass eine Erhöhung der minimalen Hemm-Konzentration (MHK) gegenüber Glyphosat bei zoonotischen Erregern aus der Nutztierhaltung möglich ist. Dies geschieht nur sehr langsam, führt dann aber nicht zwingend zu Fitnessverlusten. Dementsprechend ist eine Erhöhung der MHK gegenüber Glyphosat über die letzten Jahrzehnte für die untersuchten Salmonella-Isolate und zum Teil auch für die untersuchten E. coli-Isolate nachweisbar. Unter länger anhaltender Glyphosateinwirkung kam es aber auch bei sehr hohen Glyphosat-Konzentrationen weder im Fermenter-System noch bei tierexperimentell untersuchten Schweinen zu einer MHK-Erhöhung bei Salmonellen und (ESBL-bildenden) E. coli. Im semi-kontinuierlichen Pansen-Fermentationssystem (RUSITEC) und bei bei tierexperimentell untersuchten Schweinen kam es auch unter länger anhaltender Glyphosateinwirkung und auch bei sehr hohen Glyphosat-Konzentrationen nicht zu einer Anreicherung der zuvor experimentell dotierten/applizierten Salmonellen und ESBL-bildenden E. coli, so dass in stabil etablierten Mikrobiomen auch insgesamt mit keiner Anreicherung pathogener zoonotischer Bakterien unter Glyohosat-Einwirkung zu rechnen ist. Die metagenomischen Ergebnisse tierexperimentell untersuchter Kühe und Schweine sowie der untersuchten Rinder- und Schweinemikrobiom-Bioreaktor-Systeme zeigen, dass infolge einer auch langanhaltenden und hochgradigen Glyphosatwirkung im Mikrobiom auf taxonomischer Ebene keine signifikanten Veränderungen auftreten. Bei nicht-laktierenden Milchkühen konnte bei pH, Redoxpotenzial, Produktion von kurzkettigen Fettsäuren und deren molaren Anteilen, Verdaulichkeiten der Rohnährstoffe und der Faserfraktionen, NH3-N-Konzentrationen und der mikrobiellen Proteinsynthese in den Flüssigkeits- und Partikel-assoziierten Mikroorganismen weder durch unterschiedliche Glyphosat-Dosierungen noch durch Einsatz eines kommerziellen glyphosathaltigen Herbizids eine signifikante Beeinflussung der biochemischen Parameter des Vormagenstoffwechsels festgestellt werden. Dies galt ebenso für die Untersuchungen des Metaproteoms und des Metaboloms. Die Komplementarität der verwendeten Untersuchungsmethoden und die Übereinstimmung mit den physiologischen Parametern lassen den Schluss zu, dass für die physiologische Situation des Vormagenstoffwechsels des Rindes eine Beeinflussung durch Glyphosat weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Die Untersuchungen im Schweinemikrobiom-Bioreaktor zeigten hingegen sowohl auf der metabolomischen als auch auf der metaproteomischen Ebene einige signifikante Effekte. Die verantwortlichen diskriminierenden Metabolite waren aber leider teilweise nicht identifizierbar. Auf metaproteomischer Ebene wurden signifikante Effekte auf die Abundanz der EPSPS einzelner Bakterienarten detektiert. Die Konzentrationen, Verteilungen und Flussraten an kationischen Mineralstoffen im Pansensaft sowie im Duodenalchymus blieben unverändert. Auch bei den Exkretionen über Kot und Harn, der Verteilung auf diese beiden Exkretionspfade sowie bei den Konzentrationen im Blutplasma zeigte sich kein Effekt der Behandlung. Es ergaben sich somit keinerlei Hinweise auf eine Chelatierung relevanter Mengen- und Spurenelemente durch Glyphosat und eine Beeinflussung der Nährstoffresorption beim Rind. |
| Ergebnis (engl.): | It could be determined that an increase in the minimum inhibitory concentration (MIC) for glyphosate in zoonotic pathogens from livestock farming is possible. This happens only very slowly, but does not necessarily lead to fitness losses. Accordingly, an increase in the MIC for glyphosate over the past decades has been demonstrated for the Salmonella isolates examined and in some extend also for the E. coli isolates examined. There was no increase in MIC in Salmonella and (ESBL-forming) E. coli under long-term exposure to glyphosate either in the fermenter system or in pigs examined in animal experiments even in the case of very high glyphosate concentrations. There could no accumulation of the previously experimentally applied Salmonella strains and ESBL-forming E. coli strains be detected in semi-continuous rumen fermentation system (RUSITEC) and pigs examined in animal experiments under long-term exposure to glyphosate and even at very high glyphosate concentrations. Therefore, no accumulation of pathogenic zoonotic bacteria can be expected under the influence of glyphosate in established Microbiomes. The metagenomic results of cows and pigs animal experiments as well as from the examined bovine and pig microbiome bioreactor systems show that no significant changes occur at the taxonomic level in the microbiome even due to a long-term and a high-grade glyphosate impact. With non-lactating dairy cows it could be demonstrated that glyphosate did not influence pH, redox potentials, SCFA production rate including the molar SCFA proportions, digestibility of crude nutrients and fibre fractions, NH3-N concentrations and microbial protein synthesis in liquid- and particle-associated microorganisms irrespective of dosage and formulation. These biochemical results could also be confirmed by the investigations on structure of microbial community indicating that neither the metaproteome and metabolome nor the microbiome were affected by glyphosate. From measurements on glyphosate recovery rates it was concluded that glyphosate itself might be subjected to microbial degradation. The complementarity of the examination methods used and the similarity with the physiological parameters lead to the conclusion that for the physiological situation of the ruminal metabolism in cattle, an influence by glyphosate can be largely excluded. The investigations in the pig microbiome bioreactor showed some significant effects on the metabolomic as well as on the metaproteomic level. The responsible discriminating metabolites could unfortunately only be partially identified. Significant effects on the abundance of the EPSPS of individual bacterial species were detected at the metaproteomic level. Neither glyphosate nor commercial glyphosate containing herbicide affected the duodenal fluxes of microbial protein in the duodenal chime and the total protein supply of the animal was unaffected. There was no evidence of chelation of relevant major elements and trace elements by glyphosate and an influence on the nutrient absorption in cattle. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.01.2016 / Ende: 30.06.2019 |
| Ausf. Einrichtung: | Technische Universität München - Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt - Lehrstuhl für Tierernährung, Freising |
| Themenfelder: | Tiergesundheit, animal health |
| Förderprogramme: | Entscheidungshilfebedarf |
| Schlagworte: | Tierernährung, animal nutrition, Pflanzenschutz, Pflanzengesundheit, crop protection, plant health, Schadstoffe / Toxine, poison / toxins |
| Förderkennzeichen: | 2815HS017 |
| Dokument zum Download: | AB 15HS017.pdf (2,1 MB) |
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Weizen Stroh
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Weizen*
Findet Datensätze, die Wörter wie "Weizen", "Weizenmehl", "Weizenbier" oder "Weizenanbau" enthalten.
"Kleegras und Grünland"
Findet Datensätze, die die exakte Phrase "Kleegras und Grünland" enthalten. Dies wäre etwa "Stickstoffkreisläufe in Kleegras und Grünland", nicht aber "Stickstoffkreisläufe in Kleegras oder Grünland".
Beachten Sie, dass die (")-Anführungszeichen, die die Phrase umschließen, Operatorzeichen sind, die der Trennung der Phrase dienen. Es handelt sich hierbei nicht um Anführungszeichen, die den Such-String selbst umfassen.
