Mycoremediation of agricultural soil contaminated by Glyphosate and Aminomethylphosphonic acid: an integrated approach

Glyphosate and its main metabolite, aminomethylphosphonic acid (AMPA), are among the most widely used and detected herbicides worldwide, representing a significant environmental challenge. This thesis adopted a multidisciplinary approach to characterize and address this issue by integrating chemical analyses, ecological studies, and innovative technologies. Metagenomic analyses revealed alterations in fungal community composition, with a prevalence of taxa adapted to chemical stress conditions, while isolation in enrichment conditions led, for the first time, to the isolation of Clonostachys rosea f. catenulata and Exophiala alcalophila from soils contaminated with glyphosate and AMPA. These fungi demonstrated the ability to tolerate and potentially utilize these compounds as a phosphorus source, revealing novel potential for mycoremediation. In addition, the thesis developed porous silicon–based biosensors functionalized with PSS:Rhodamine, which showed high potential in detecting patulin, opening new perspectives for real-time mycotoxin environmental monitoring. Overall, this research provides new perspectives for the sustainable management of glyphosate contamination, promoting soil health, food safety, and the protection of agricultural workers’ health.

Il glifosato e il suo principale metabolita, l’acido amminometilfosfonico (AMPA), sono tra gli erbicidi più utilizzati e rilevati a livello mondiale, rappresentando una sfida ambientale di grande rilevanza. Questa tesi ha adottato un approccio multidisciplinare per caratterizzare e affrontare il problema, integrando analisi chimiche, studi ecologici e tecnologie innovative. Le analisi metagenomiche hanno rivelato alterazioni nella composizione delle comunità fungine, con una prevalenza di taxa adattati a condizioni di stress chimico, mentre l’isolamento in condizioni di arricchimento ha portato, per la prima volta, all’isolamento di Clonostachys rosea f. catenulata ed Exophiala alcalophila da suoli contaminati con glifosato e AMPA. Questi funghi hanno dimostrato la capacità di tollerare e potenzialmente utilizzare tali composti come fonte di fosforo, rivelando un potenziale innovativo nell’ambito del micorimedio. Inoltre, la tesi ha sviluppato biosensori a base di silicio poroso funzionalizzati con PSS:Rhodamina, che hanno mostrato un’elevata capacità di rilevamento della patulina, aprendo nuove prospettive per il monitoraggio ambientale in tempo reale delle micotossine. Nel complesso, questa ricerca offre nuove prospettive per una gestione sostenibile della contaminazione da glifosato, promuovendo la salute del suolo, la sicurezza alimentare e la tutela della salute dei lavoratori agricoli.