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Enzimas ligninolíticas y su rol en
la degradación de pesticidas
Leticia Pizzul1, María del Pilar Castillo2 y John Stenström1
1Uppsala
BioCenter, Dept. of Microbiology, SLU
2JTI - Swedish Institute of Agricultural and Environmental Engineering
La biobed sueca
Rampa
Cubierta de césped
Columnas
Capa de arcilla
Biomezcla
Paja
50% v
Turba
25% v
Suelo
25% v
La biobed sueca
Rampa
Cubierta de césped
Columnas
Capa de arcilla
Biomezcla
Paja
50% v
Turba
25% v
Suelo
25% v
Hongos de la pudrición blanca
Enzimas ligninolíticas, ligninoperoxidasa, manganeso
peroxidasa y lacasa
Degradación de pesticidas
La desaparición de pesticidas
en biomezclas está
correlacionada con el
contenido de estas enzimas.
Efecto de la manganeso peroxidasa en una mezcla de pesticidas
Estudio in vitro
MnP 1.5 U/ml (Nematoloma frowardii)
Buffer Na acetato
Tween 80
MnSO4
H2O2
22 pesticidas
Efecto de la manganeso peroxidasa en una mezcla de pesticidas
[N (phosphonomethyl) glycine]
¿Las enzimas ligninolíticas degradan glifosato?
Microbial degradation of glyphosate
Borggaard & Gimsing 2008
Experimentos in vitro
Enzima
Lacasa
Manganeso peroxidasa
(MnP)
Origen
Trametes versicolor
Nematoloma frowardii
Mezcla de
reacción
Buffer fosfato
Tween 80
MnSO4
H2O2
ABTS
lacasa 0.15 U/ml
Glifosato
Buffer Na acetato
Tween 80
MnSO4
H2O2
MnP 1.5 U/ml
Glifosato
24h incubación a 37ºC y 150 rpm. Glifosato analizado
con GC/MS
Lacasa y MnP degradaron glifosato dentro de las 24h
120
Glyphosate degradation (%)
Glyphosate degradation (%)
120
100
80
60
40
20
100
80
60
40
20
0
0
Control no
Laccase
laccase
Laccase
+ ABTS Laccase
+ Mn+2 Laccase
+ Mn+2
Laccase
Laccase
Laccase
+ Tween 80
+ Tween 80 +
+ABTS
+Tween
80 +Tween
80
ABTS+2
+2
+Mn
+Mn
+ABTS
1
MnP
+Mn+2
2
MnP
+Mn+2
+H2 O2
3
MnP
+ Mn+2
+Tween 80
4
MnP
+Mn+2
+Tween 80
+H2 O2
Pizzul et al., 2009
AMPA se detectó en todos los casos en
que hubo degradación de glifosato
Microbial degradation of glyphosate
Enzimas ligninolíticas
Borggaard & Gimsing 2008
Pero...
no se observó una posterior degradación de
AMPA, con la consiguiente acumulación de
este metabolito
¿Pueden las enzimas ligninolíticas degradar
AMPA?
Degradación in vitro de glifosato con lacasa
1.Tipo de buffer:
citrato
oxalato
succinato lactato
fosfato
2. pH:
4a7
1. Tipo de buffer (pH 6)
0.08
AMPA
Glyphosate
Concentration (mM)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
50%
degradación
a las 24h
0.02
0.01
0
Citrate
Oxalate
Phosphate
Succinate
lactate
1. Tipo de buffer (pH 6)
2. pH (Buffer succinato lactato)
Glifosato se degradó completamente en todos los casos dentro de
las 24h
AMPA concentration (mM)
0.06
AMPA
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
3
4
5
6
pH
7
8
2. pH (Buffer succinato lactato)
Actividad enzimática
2,5
12,0
2,0
10,0
1,5
8,0
6,0
1,0
4,0
0,5
2,0
0,0
0,0
3
ABTS
4
Syringaldazine
5
6
DMAB-MBTH
7
8
pH
Enzyme activity DMAB-MBTH (U/ml)
Enzyme activity ABTS and Syringaldazyne (U/ml)
14,0
Piriyapittaya et al., 2008
Glifosato y AMPA poseen cuatro y tres constantes de disociación,
respectivamente, y su carga negativa aumenta en la medida que
el pH aumenta.
Conclusiones
¿Las enzimas ligninolíticas degradan glifosato?
Si, MnP y lacasa, en presencia de mediadores,
pueden degradar glifosato, con formación de AMPA.
¿Las enzimas ligninolíticas degradan AMPA?
Si, lacasa degrada AMPA, en presencia de ácidos
orgánicos. La degradación es dependiente del
pH.
• Las enzimas ligninolíticas degradaron la
mayoría de los pesticidas estudiados
• Acidos carboxilicos y mediadores naturales
(p.ej. ácidos grasos no saturados,
siringaldehido), que pueden promover la
degradación de pesticidas, se encuentran
presentes originalmente en las biomezclas
•pH puede variar entre distintas biomezclas. El
agregado de turba baja el pH y por lo tanto
disminuye la ”disponibilidad química” de
glifosato y de AMPA.
Debe tenerse en cuenta el efecto del pH sobre
el crecimiento de los hongos ligninolíticos
Agradecimientos
• Elisabet Börjesson
CKB, SLU