Антибиотики – фитотоксичность и действие на биоту почвы. Поглощение

Продолжаю серию постов об антибиотиках. Сегодня предлагаю поговорить о накоплении/связывании в почве и проникновении в растения.

Поглощение антибактериальных препаратов растениями в основном зависит от свойств почвы, концентрации и физико-химических свойств антибиотиков, а также вида растения. Доступность антибиотиков обусловлена их адсорбцией глинистыми минералами, поглощением органическими веществами почвы, способностью к образованию комплексов с катионами металлов в почвенном растворе. Предполагается, что антибиотики, слабо адсорбирующиеся почвой и обладающие низкой молекулярной массой при высоких концентрациях, растворяются в почвенной воде и с большей скоростью поглощаются большинством сельскохозяйственных культур, особенно корнеплодными и клубнеплодными. Тетрациклины сильно адсорбируются почвой из-за их высокого коэффициента сорбции, следовательно, они менее биодоступны для поглощения растениями. Кукуруза (Zea mays L.), зеленый лук (Allium cepa L.), капуста (Brassica oleracea L. Capitata) не поглощали тилозин, что может быть связано с большим размером и массой молекулы и меньшей растворимостью в воде в сравнении с хлортетрациклином, приводящей к ограничению усваиваемости растениями. Стрептомицин не усваивался опытными растениями, в связи со способностью к образованию прочных комплексов с компонентами почвы. Сульфаметоксазол, сульфадоксин, сульфахлорпиридазин, хлорамфеникол, окситетрациклин, тетрациклин, хлортетрациклин, линкомицин, офлоксацин, пефлоксацин обнаружены при выращивании редиса, рапса, сельдерея, кориандра в загрязненной почве. Ни в одном образце не выявлен ципрофлоксацин, в связи с высокой подвижностью от почвы к грунтовым водам и сильной сорбцией на мелкодисперсных органических веществах и доступностью для фотодеградации. Концентрации окситетрациклина, сульфадоксина, линкомицина в овощах были высокими, что указывает на способность к накоплению за счет переноса воды, пассивного поглощения и незначительного влияния растворимости в воде и периода полураспада. Транслокация антибактериальных препаратов в исследуемых растениях коррелировала с коэффициентом распределения соединения октанол – вода. Заряд молекулы антибиотика являлся важным параметром, определяющим его транспорт. Выявлено, что отрицательно заряженные или нейтральные антибиотики легче транспортируются через ксилему. Таким образом, тетрациклин и хлортетрациклин легко перемещаются внутри растения через сосуды ксилемы акропетально, но положительно заряженный стрептомицин связывается с отрицательно заряженными участками ксилемы, препятствуя легкому прохождению.

Существуют различия в реакциях растительных органов и тканей на воздействие антибиотиков, зависящие от вида растения, концентрации и времени действия препарата. Размер, биомасса и стадии роста растения также способны влиять на локальное содержание лекарственного средства в различных органах и тканях. В большинстве исследований максимальное накопление антибиотиков наблюдалось в корнях растений.

Показана зависимость воздействия антибиотиков от биоаккумуляции, связанной с метаболическими различиями между растениями. Токсический эффект и скорость накопления антибактериальных препаратов были выше для растений с C4 –путем фотосинтеза, чем для растений с C3, что авторы связывали с меньшей эффективностью C3–фотосинтеза в отношении синтеза биомассы.

При подготовке поста использован литературный источник, находящийся в открытом доступе:

 Фитотоксичность антибиотиков и их влияние на микробиоценоз почвы, Космачева А.Г., 2022