The fungicide azoxystrobin promotes freshwater cyanobacterial dominance through altering competition

Toxicity of AZ on green algae and cyanobacteria

Model cyanobacterium M. aeruginosa en een gewone groene alg C. pyrenoidosa werden gebruikt om de toxiciteit van AZ op groene algen en cyanobacteriën te onderzoeken. De groei van M. aeruginosa werd niet onderdrukt door het bereik van AZ-concentraties gedurende de 7-daagse behandeling (Fig. 1a), terwijl de groei van C. pyrenoidosa werd geremd met ongeveer 9,2-30% bij de drie geteste AZ-concentraties na 7 dagen (Fig. 1a). De groei van C. pyrenoidosa in aanwezigheid van een lage AZ concentratie (5-10 μg L-1) en bij lage initiële algen celdichtheid (ongeveer 20.000 cellen/mL, dicht bij de algendichtheid in de natuur), condities die representatief zijn voor natuurlijk verontreinigde omgevingen, werd aanzienlijk geremd met 20~30% (Additional file 1: Figuur S2) (p < 0.05), terwijl de groei van M. aeruginosa onaangetast bleef bij dezelfde geteste AZ concentraties. Eerdere laboratoriumstudies toonden ook aan dat AZ-remmende toxische effecten dramatisch verschilden tussen groene algen en cyanobacteriën; bijvoorbeeld, de toxiciteit van opgelost AZ op de groei van de chlorofyt Pseudokirchneriella subcapitata was bijna 500-voudig hoger dan die gerapporteerd in de cyanobacterie Anabaena flos-aquae .

Microkosmossen werden gebruikt om de effecten van AZ op de planktongemeenschap te bestuderen. Micro-organismen werden door filtratie uit het natuurlijke meerwater verwijderd en overgebracht naar een kunstmatig medium, waarna een reeks AZ-concentraties aan de microkosmossen werd toegevoegd. De concentraties van Chl-a en fycocyanine werden gemeten in de microkosmos na behandeling met AZ. De Chl-a-concentratie, die een schatting geeft van de totale fytoplanktonbiomassa , bereikte in de controlemicrokosmossen 4 mg L-1 na 3 dagen kweek in het medium en er trad een fytoplanktonbloei op (Fig. 1b). Blootstelling aan een AZ-concentratie hoger of gelijk aan de laagste geteste concentratie (0,5 mg L-1) gedurende 3 dagen verminderde de Chl-a-concentratie, wat erop wijst dat AZ toxische effecten kan hebben op de fytoplanktonpopulaties die de groene algen vormen (Fig. 1b). De Chl-a-concentratie daalde met 8,7% tot 37,3% in het bereik van de AZ-concentraties die in microkosmossen werden getest. Daarentegen nam de productie van een ander pigment, fycocyanine, dat gebruikt werd als een benadering voor cyanobacteriële biomassa, toe na de 3-daagse blootstelling bij AZ-concentraties hoger dan of gelijk aan 2,5 mg L-1 (Fig.

De afbraaksnelheid van azoxystrobine in het aquatisch milieu wordt gestimuleerd door licht en AZ heeft een DT50 (tijd tot 50% dissipatie) van de fotolyse in water (pH 7) tussen 8,7 en 13,9 dagen. Interessant is dat de opgeloste AZ concentraties verschillend afnamen in de tijd als reactie op groene algen en cyanobacteriën; ze namen sneller af in C. pyrenoidosa dan in M. aeruginosa culturen (Fig. 1d). Dit wijst erop dat de eukaryote alg C. pyrenoidosa meer opgeloste AZ opnam dan M. aeruginosa, ook al werden ze bij dezelfde optische dichtheid geïnoculeerd. De uitputting van de opgeloste AZ-concentratie in de microkosmossen verliep ook sneller dan in de M. aeruginosa-culturen (Fig. 1d). De depletie van AZ in de microkosmossen zou verklaard kunnen worden door preferentiële AZ-opname/adsorptie in groene algen (de belangrijkste component in de microkosmos) en door hogere AZ-adsorptie aan andere aquatische micro-organismen behalve cyanobacteriën. Bovenstaande resultaten suggereren dat C. pyrenoidosa veel gevoeliger was voor AZ dan M. aeruginosa, waarschijnlijk deels te wijten aan een hoger AZ-verbruik (opname/adsorptie) in C. pyrenoidosa.

Variatie in transcriptieverhoudingen na AZ-blootstelling in de gehele planktongemeenschap

Meta-transcriptomische sequencing werd uitgevoerd om de veranderingen in transcriptie van de gehele planktongemeenschap na AZ-blootstelling te onderzoeken. Een samenvatting van de meta-transcriptomic sequencing resultaten wordt gegeven in Additional file 1: Extended Results. Taxonomische proporties van transcripten in twee groepen op verschillende taxonomische niveaus worden getoond in Additional file 2: Dataset 2, die werden weergegeven door de relatieve abundantie van taxonomisch geannoteerde transcripten (RAT). De RAT-waarde vertegenwoordigt geen microbiële biomassa, maar eerder de veranderingen in transcriptionele activiteit tussen soorten, die de actieve metabolische toestanden en functies van de microbiële gemeenschap weergeeft.

De relatieve overvloed van RAT in controlemicrokosmossen na 7 dagen cultuur werd voornamelijk gecontroleerd door Monoraphidium sp. (een Chlorophyta genus) (Fig. 2). De relatieve abundantie van RAT van Chlorophyta daalde echter van 63,6% in de controle tot 35,8% in de met AZ behandelde microkosmossen (Fig. 2a, Additional file 1: Table S2), hoewel de taxonomische transcripttellingen van de belangrijkste klassen binnen het Chlorophyta phylum niet veel beïnvloed werden door de AZ behandeling (Fig. 2c). De relatieve abundantie van RAT van andere eukaryotische algensoorten onder de Phaeophyceae en Eustigmatophyceae daalde ook aanzienlijk in de microcosms behandeld met AZ (p < 0,05), terwijl de abundantie van Bacillariophyta met ~ 6-voudige steeg (Additional file 1: Tabel S2). Ondertussen, de RAT van Cyanobacteria (voornamelijk bestaande uit Synechococcales) dramatisch toegenomen met meer dan 20-voudige, dat wil zeggen, van 1,7% in de controlegroep tot 38,3% in de AZ-groep. De verhouding tussen het aantal eukaryota en het aantal prokaryota daalde van 3,1 tot 0,9 (Fig. 2b) in de met AZ behandelde microkosmossen, voornamelijk als gevolg van de drastische toename van Cyanobacteria en de afname van Chlorophyta, respectievelijk. De toename van Cyanobacteriën in de met AZ behandelde microkosmossen ging gepaard met een hoger aandeel van Synechococcales en een lager aandeel van Chroococcales (Fig. 2d), terwijl AZ geen invloed had op de relatieve abundantie van de ordes binnen de Chlorophyta, de belangrijkste eukaryotische divisie (Fig. 2c). Cyanobacteriën binnen de orde Synechococcale kunnen toxische bloei vormen, die mogelijk van invloed is op eukaryote algenconcurrenten.

AZ remt zowel Monoraphidium sp. als Synechococcus sp. in monoculturen

Als de RAT van Monoraphidium sp. werd gehalveerd en de RAT van Synechococcus sp. sterk toenam na AZ-behandeling, werden AZ toxiciteit bioassays in laboratorium batchculturen van Synechococcus sp. en Monoraphidium sp. uitgevoerd om onze hypothese te versterken dat AZ toevoeging in de microcosms een cyanobacterie (Synechococcus sp.) preferentieel zou kunnen bevoordelen boven een groene algen concurrent (Monoraphidium sp.). Interessant is dat de groei van monoculturen van Synechococcus sp. in BG-11 medium met ~ 28% werd geremd na 7 dagen (Fig. 3a) (p < 0.05) tot een initiële AZ-concentratie van 2.5 mg L-1, hoewel deze niet significant werd beïnvloed na 4 dagen blootstelling (p = 0.21), wat aangeeft dat de groei van Synechococcus sp. kon worden geremd door langdurige blootstelling aan hoge AZ-concentraties. Daarentegen werd de groei van Monoraphidium in laboratorium monoalgale culturen steeds geremd gedurende het gehele kweekproces; met een celopbrengst geremd met ~ 45% na 7 dagen van blootstelling aan 2,5 mg L-1 AZ (initiële concentratie) (Fig. 3b). Bovenstaande resultaten wijzen erop dat Monoraphidium sp. gevoeliger is voor AZ dan Synechococcus sp. Gezien het opmerkelijke groeivoordeel van Synechococcus sp. in de met AZ behandelde microkosmossen (Fig. 2d), lijkt het erop dat AZ een indirecte rol speelt in het voordeel van Synechococcus sp.

AZ remt Monoraphidium sp. en profiteert Synechococcus sp. in co-culturen

Bij het co-cultiveren van de twee algensoorten, bleek dat de toevoeging van AZ Synechococcus sp. in zowel gefilterd eutroof meerwater (Fig. 3c-f) en gemodificeerd BG-11 medium (Additional file 1: Figuur S3), wat in overeenstemming was met de RAT resultaten van de meta-transcriptomic analyse. Na een 7-daagse kweek in eutroof meerwater, werd de celgetal ratio (Synechococcus/Monoraphidium) verhoogd door de AZ behandeling, van 1,2 in de controle tot 2,3, 3,6, of 7,7, voor de behandeling met 25 ug L-1, 250 ug L-1, of 2,5 mg L-1 AZ, respectievelijk (Fig. 3c-f). De resultaten van de prokaryotische en eukaryotische algengroei in gemodificeerd BG-11 medium (Additional file 1: Figuur S3) waren vergelijkbaar met die in eutroof meerwater, waar de Synechococcus sp. dominantie krijgen in de AZ behandeling. Er bestaat een evenwicht tussen groene algen en cyanobacteriën in natuurlijk water, aangestuurd door verschillende factoren waaronder allelopathische interacties en positieve terugkoppeling. De aanwezigheid van AZ verstoorde dit evenwicht, waarschijnlijk door verandering van het metabolisme van de groene algen, en stimuleerde de groei van Synechococcus sp. ten opzichte van die van Monoraphidium sp. in de co-culturen (Fig. 3c-f). Na de AZ-behandeling steeg het celgetal van Synechococcus sp. tot ~ 1,5-voud in de co-cultuur (Fig. 3c-f), terwijl de RAT van Synechococcus sp. meer dan 20-voudig steeg in de microcosmos vergeleken met de controle. Aangezien de RAT niet gemakkelijk kan worden vergeleken met de celdichtheid, is het moeilijk om de laboratorium- en microkosmos-experimenten kwantitatief te vergelijken. Beide experimenten suggereren echter dat AZ de groei van cyanobacteriën bevordert door de concurrentie met groene algen te veranderen.

AZ verandert de transcriptionele activiteit van schimmels, virussen, bacteriën, en zoöplankton

De RAT van schimmels, waaronder Zygomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota, en Ascomycota, daalden allemaal significant (p < 0,05) na blootstelling aan AZ in vergelijking met de controle (Additional file 1: Tabel S2) als gevolg van de schimmeldodende werking van AZ. Het is vermeldenswaard dat de RAT van het phylum Chlorobi, dat fotosynthetische bacteriën omvat die geen zuurstof produceren en de voorkeur geven aan een anaërobe omgeving, ook significant (~ 8-voudig) (p < 0,05) in de met AZ behandelde microcosms. Hoewel de totale opgeloste zuurstofconcentratie (DO) superverzadigd bleef in de met AZ behandelde microkosmossen in vergelijking met de controle (Additional file 1: figuur S4), kunnen anoxische microzones rond microbiële (misschien cyanobacteriële) aggregaten goed ontwikkeld zijn in de met AZ behandelde microkosmossen, wat in overeenstemming zou zijn met de toename van de RAT van Chlorobi. De RAT van zoöplankton in de meeste fylum, zoals Arthropoda, Nematoda, en Cnidaria, daalde onder AZ blootstelling ten opzichte van de controle (Additional file 1: Tabel S2), terwijl het omgekeerde waar was voor sommige genera zoals Acanthamoeba (tabel 1). In het algemeen daalde de RAT van sommige zoöplanktonen (zoals Daphnia, van Arthropoda), schimmels (behorend tot Chytridiomycota), heterotrofe bacteriën (Cytophaga en Bdellovibrio), en virussen (Podoviridae, Siphoviridae, en Myoviridae) significant (p < 0.05) in de met AZ behandelde microkosmossen vergeleken met die in de controle (Tabel 1, Fig. 4). De bovengenoemde planktonorganismen kunnen cyanobacteriën afgrazen, parasiteren of lyseren en een rol spelen bij de controle van hun abundantie en zouden derhalve een gedeeltelijke dominantie van cyanobacteriën in aanwezigheid van AZ kunnen verklaren. Een andere mogelijkheid voor de afname van de relatieve abundantie van zoöplankton is dat deze veranderingen de afname van eetbare chlorofyten en de toename van oneetbare cyanobacteriën weerspiegelen, want chlorofyten zijn gevoeliger voor AZ dan cyanobacteriën.

Het is ook bekend dat schimmelzoösporen een cruciale rol spelen bij de koppeling van oneetbare cyanobacteriën en zoöplankton. Arthropoda (cladocerans of roeipootkreeftjes) zijn niet in staat om de novo sterolen te synthetiseren en moeten deze uit hun voedsel halen. Zo zijn bijvoorbeeld de zoösporen van chytriden een essentieel voedingssupplement voor Daphnia wanneer zij filamenteuze cyanobacteriën te grazen nemen. Aangezien het fungicide AZ schimmels sterk remde en daardoor waarschijnlijk de zoösporen van schimmels verminderde (tabel 1), is het mogelijk dat Daphnia minder op cyanobacteriën graast, wat op zijn beurt zou bijdragen tot een verminderde groei van Daphnia (tabel 1) en de groei van cyanobacteriën zou doen toenemen, waardoor cyanobacteriën tegen begrazing worden beschermd. Noch de zoöplanktongemeenschap, noch de virussen en parasieten van cyanobacteriën zouden de cyanobacteriële bloei kunnen controleren. Ze kunnen echter stabiliteit toevoegen aan het aquatische systeem door de structuur van het voedselweb te wijzigen en kunnen de microbiële gemeenschap beïnvloeden en mogelijk bijdragen aan de cyanobacteriële bloei.

Metabole routes in eukaryota en bacteriën in reactie op AZ behandeling

Omdat algemene transcriptomische annotatie informatie beperkt is in het genus Chlorella en andere Chlorofyten , waren meta-transcriptomische analyses van de gehele microbiële gemeenschap nuttig om de interacties tussen planktonische organismen en cyanobacteriën verder te begrijpen. Een samenvatting van de functionele annotatie wordt gegeven in Aanvullend bestand 1: Uitgebreide resultaten, en de gedetailleerde functionele variatie wordt gegeven in Aanvullend bestand 2: Dataset 3, 4. We onderscheidden sequenties van eukaryota en bacteriën en ontleedden ze op KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) niveau 3. Figuur 5 toont de 40 belangrijkste paden op basis van de relatieve abundantie van transcripten (behorend tot de vier in de vorige sectie genoemde metabolische systemen) in eukaryota en bacteriën.

Hoewel het aandeel eukaryota in de samenstelling niet sterk werd beïnvloed door AZ (Additional file 1: Figuur S5a), werden de KEGG level 3 pathways vaak wel merkbaar beïnvloed (Additional file 2: Dataset 4). Zoals aangetoond in Fig. 5a, waren de meest over-geëxpresseerde paden als gevolg van de aanwezigheid van AZ in eukaryota planthormoon signaaltransductie, MAPK signaalroute, stikstof metabolisme, ubiquitine-gemedieerde proteolyse, en glycerofosfolipide metabolisme, en de meest onder-geëxpresseerde paden waren porfyrine en chlorofyl metabolisme, oxidatieve fosforylering, en peroxisoom, wat aangeeft dat AZ functionele genexpressie in eukaryota moduleert.

In reactie op de cyanobacteriële bloei, veranderde de bacteriële gemeenschapsstructuur en de relatieve overvloed van metabolische paden dramatisch (Fig. 5b en Additional file 1: Figuur S5b). Zoals getoond in Fig. 5b, werden pathways die nauw verwant zijn aan cyanobacteriën significant over-geëxpresseerd (p < 0.05), inclusief carotenoïde biosynthese (+ 1326% vergeleken met controle), fotosynthese-antenne eiwitten (+ 1305%) en fotosynthese (+ 758%). We merkten ook op dat veel pathways met een lage relatieve abundantie (< 0.05) gerelateerd aan antibiose, vitamine metabolisme, en polysaccharide synthese differentieel tot expressie kwamen in reactie op AZ (Additional file 2: Dataset 4). Deze functies worden hieronder besproken.

1. Modulatie van oxidatieve fosforylering en fotosynthese door AZ. Het relatieve expressieniveau van genen die verband houden met oxidatieve fosforylering in zowel eukaryota als prokaryota daalde dramatisch in de met AZ behandelde microkosmossen, en de mate van remming in de twee koninkrijken was gelijkwaardig, d.w.z. ~ 42% vergeleken met de controle. Genen (atpA, atpB, atpD, en atpF) die coderen voor het enzym F-ATPase, in de mitochondriale en chloroplastische membranen, werden zowel in eukaryota als in bacteriën significant ondergeëxpresseerd (afname met ongeveer 40~80%) (p < 0.05). Deze afname van de F-ATPase transcriptie zou kunnen worden verklaard door de toxische werking van AZ, dat het elektronenoverdrachtscomplex tussen cytochroom b en cytochroom c1 remt, waardoor de mitochondriale ademhaling en de ATP-productie afnemen. Met betrekking tot fotosynthetische metabolische routes, de modulatie van fotosysteem transcripten na de AZ behandeling was verschillend tussen eukaryota en bacteriën (Additional file 1: Figuur S6). In bacteriën werden genen betrokken bij het fycobilisoom (bv. apcD, apcE, cpeC, cpeZ) sterk overgeëxpresseerd (met ongeveer 4-32-voud), terwijl in eukaryota, de transcriptie van genen coderend voor eiwitten van het licht-oogst complex (bv. LHCB2 en LHCA1) grotendeels onveranderd bleef (Additional file 2: Dataset 5). Dit is in overeenstemming met de toename van cyanobacteriën in de met AZ behandelde microkosmossen. Het is echter vermeldenswaard dat bacteriën AZ-ontgiftingsmechanismen kunnen hebben om de toxiciteit van AZ te verminderen door een sterke toename (met ongeveer het 10-24-voudige) van NAD(P)H-chinon oxidoreductase genen (ndhD, ndhF, ndhH), die coderen voor een enzym dat de cellen beschermt tegen omgevingsstress die kan optreden in de aanwezigheid van AZ. Bovendien kunnen prokaryoten reactieve zuurstofspecies ontgiften door een verhoogde carotenoïdenbiosynthese (+ 1326%) en glutathionmetabolisme (+ 344%) en cellulaire reparatie verbeteren (genen betrokken bij mismatch repair, + 211%).

2. Polysaccharidesynthese en -afbraak. De transcriptie van verschillende genen die verband houden met de biosynthese van polysacchariden bij eukaryoten is toegenomen (Additional file 1: tabel S3), bijvoorbeeld genen in de routes van de biosynthese van lipopolysacchariden (+353%). Een polysaccharide-geassocieerd systeem (ABC transporter, +162%) werd ook overgeëxpresseerd in zowel de AZ als de controlegroep, waarvan is aangetoond dat het polysacchariden exporteert buiten de cellen. Verhoogde polysaccharide synthese in fytoplankton is gerapporteerd in stressvolle omgevingen. In bacteriën daarentegen, werden 4 paden (N-glycan biosynthese, verschillende soorten N-glycan biosynthese, lipopolysaccharide biosynthese, en peptidoglycan biosynthese) gerelateerd aan glycan synthese ondergepresst (met ongeveer 63~77%) significant (p < 0.05), maar de route “andere glycan afbraak” werd overgepresst met ~ 10-voud in de met AZ behandelde microkosmos vergeleken met de controle. Ervan uitgaande dat de algemene voorspelde afname in polysaccharide synthese in prokaryote zich voordeed in cyanobacteriën, zou een vermeende afname in polysaccharide ballast in cyanobacteriën kunnen helpen om cyanobacteriën aan het meeroppervlak te houden en licht te helpen exploiteren, dat sterk verzwakt wordt met de diepte tijdens de bloei. Van verschillende cyanobacteriën, waaronder die van het geslacht Synecocchococus, is inderdaad aangetoond dat zij het drijfvermogen moduleren via de synthese van polysacchariden.

3. Modulatie van vitaminebiosynthese en mogelijke interacties tussen bacteriën en eukaryoten. In eukaryoten werden alle routes gerelateerd aan de biosynthese van B-vitamines (b.v. thiamine, riboflavine, niacinamide, pantothenaat, vitamine B6, biotine, liponzuur en folaat) overgeëxpresseerd (met 14~243%) in de met AZ behandelde microkosmossen vergeleken met de controle (Additional file 1: Tabel S4). Daarentegen, in bacteriën, biochemische routes met betrekking tot folaat, nicotinamide, en thiamine biosynthese werden over-geëxpresseerd (37 ~ 139%) na de AZ-blootstelling in microkosmossen, terwijl vitamine biosynthese routes in lagere relatieve overvloed (dat wil zeggen, biotine en liponzuur, riboflavine, B6) werden aanzienlijk ondergeëxpresseerd (met 22 ~ 68%, p < 0,05) in de AZ-behandelde microkosmossen in vergelijking met de controle (Additional file 1: Tabel S4). Interessant is dat in bacteriën de relatieve overvloed van twee genen betrokken bij vitamine B12 (cobalamine) transport (d.w.z., btuB of K16092: vitamine B12 transporter en btuF of K06858: vitamine B12 transport systeem substraat-bindend eiwit) daalde met 88% en 57%, respectievelijk, in de met AZ behandelde microkosmos ten opzichte van de controle (zie Additional file 2: Dataset 5). Aangezien verschillende eukaryotische soorten (met inbegrip van schimmels en vele chlorofyten) geen cobalamine de novo kunnen synthetiseren en afhankelijk zijn van mutualistische bacteriën om deze vitamine te verwerven, ondersteunen onze resultaten de hypothese dat de toename van cyanobacteriën in aanwezigheid van AZ kan, althans gedeeltelijk, worden verklaard door een afname in vitamine B12 mutualistische uitwisseling tussen bacteriën en eukaryoten.

AZ veranderde interacties tussen schimmels, eukaryote algen, en cyanobacteriën

Onze resultaten zijn consistent met allelopathische interacties tussen schimmels of eukaryoten en prokaryoten met mogelijke implicaties in cyanobacteriële bloei dynamiek. Ten eerste kan onze gerapporteerde afname in de relatieve activiteit van veel schimmels, die verschillende secundaire metabolieten produceren die de cellysis van cyanobacteriën bevorderen, helpen cyanobacteriën te bevoordelen. Ten tweede kwamen twee eukaryote biosynthesewegen van antibiotica (biosynthese van monobactamines (+ 1524%) en biosynthese van penicillines en cefalosporines (+ 161%), bij voorkeur 1,6- tot 15-voudig tot expressie bij blootstelling aan AZ. Dit suggereert dat eukaryote micro-organismen zouden kunnen reageren op de toename van cyanobacteriën door de productie van antibacteriële verbindingen, hoewel het onwaarschijnlijk is dat dit uitbraken van cyanobacteriële bloei voorkomt. Ten derde, zoals aangetoond in Additional file 1: Figuur S7, de relatieve overvloed van cyanobacteriën in de bacteriële gemeenschap was 39,3% in onze sampling site van Lake Taihu (afgeleid uit 16S rRNA gen sequencing gegevens), terwijl de RAT van cyanobacteriën in de bacteriën na 7d-cultuur in de controle en AZ-behandelde groepen 7,1% en 72,1%, respectievelijk waren. Dit wees erop dat het grote aandeel van groene algen (Fig. 3c) de activiteit van cyanobacteriën zou kunnen beperken, zelfs onder eutrofe omstandigheden.

Mogelijke gevolgen op lange termijn van een AZ-besmetting op korte termijn

Zoals aangetoond in Extra bestand 1: Figuur S8, na 50 dagen kweek, de algen en organisch materiaal bezonken in de microcosms, waardoor ze helder in de controlegroep. De AZ-groep vertoonde echter nog steeds de typische kenmerken van een algenbloei, en zag er groen en troebel uit. Dit interessante fenomeen illustreerde dat, hoewel de concentratie AZ na 15 dagen in de microkosmos onder de detectiegrens lag (Fig. 1d), de grote variabiliteit in de primaire fase nog steeds een blijvende invloed veroorzaakte tot 50 dagen (Additional file 1: Figuur S8). Het AZ-residu werd op grote schaal gedetecteerd in het watermilieu, wat erop wijst dat deze waterlichamen ooit geleden kunnen hebben onder een kortstondige hoge-concentratie besmetting met AZ. Het opgeloste AZ daalde snel in de microkosmossen (Fig. 1d), en daalde tot onder de detectiegrens na 15 dagen algenkweek, wat erop wijst dat opgelost AZ snel werd afgevoerd in de microkosmos. In natuurlijke watersystemen kan AZ worden opgenomen door plankton, geadsorbeerd aan organische oppervlakken en sedimenten, of worden afgevoerd door biologische afbraak en fotolyse. Daarom wordt verwacht dat de piekconcentratie van AZ veel hoger zal zijn dan de vastgestelde opgeloste concentraties in meren, beken of grondwater van 0,01 tot 29,70 μg L-1 , wat suggereert dat fungicidenconcentraties in de buurt van die welke in onze experimenten zijn gebruikt, van voorbijgaande aard kunnen zijn en op lange termijn negatieve effecten kunnen veroorzaken. Zo konden bijvoorbeeld residuen van het fungicide Thiram® worden gedetecteerd in een bereik van 0,27-2,52 mg L-1 in het oppervlaktewater rond de toegepaste percelen. Bovendien komen verschillende andere fungiciden die met AZ kunnen interageren in aquatische systemen voor (vaak geadsorbeerd aan sedimenten) en kunnen zij door remobilisatie van sedimenten weer in het oppervlaktewater vrijkomen. Hieruit volgt dat hoge concentraties AZ in het milieu (althans sporadisch) toxische effecten kunnen hebben op aquatische micro-organismen, terwijl zij paradoxaal genoeg de groei van cyanobacteriën bevorderen.

Verontreiniging met fungiciden gaat altijd samen met een oververrijking aan voedingsstoffen in waterlichamen in de nabijheid van landbouwgebieden, waar cyanobacteriële bloei vaak voorkomt. We kunnen veronderstellen dat eutrofiëring en AZ-verontreiniging gelijktijdig optreden in een beperkt watergebied in de buurt van akkerland na regenval, wat dramatische veranderingen zou veroorzaken in de structuur van de microbiële gemeenschap en cyanobacteriële bloei zou bevorderen. Deze cyanobacteriën kunnen na de volgende regenval naar andere waterlichamen worden overgebracht. Zij zullen dan de gemeenschapsstructuur van verontreinigde wateren veranderen en bijdragen tot de eutrofiëring van nabijgelegen wateren. Het is bekend dat het microbiële ecologische netwerk zijn eigen evenwicht heeft, dat door eutrofiëring kan worden gewijzigd. Deze studie geeft aan dat fungiciden een belangrijke rol kunnen spelen in het bevorderen van HCB’s via complexe interacties tussen gemeenschapsnetwerken.