Unearthing Optimal Symbiotic Rhizobia Partners from the Main Production Area of Phaseolus vulgaris in Yunnan.
Int J Mol Sci · 2024 · 25 · PMID 39126082 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
Phaseolus vulgaris는 전 세계적으로 중요한 콩과 작물로, 뿌리혹박테리아(rhizobia)와 공생 질소 고정 능력을 가질 수 있다. 특히 토양이 효율적인 공생 파트너가 부족할 수 있는 식물의 본래 서식지 범위를 벗어난 지역에서 콩 재배에 적합한 뿌리혹박테리아의 존재는 매우 중요하다. 본 연구에서는 최근 일반 콩이 확산된 운남성의 토양에서 P. vulgaris와 관련된 토착 뿌리혹박테리아의 분포 양상과 특성을 분석하였다. 두 가지 지역 품종의 P. vulgaris를 이용하여 총 15개 조사 지점의 토양에서 608개의 뿌리혹박테리아 분리주가 추적되었다. 이 분리주들은 IGS PCR-RFLP에 의해 43개의 유전형으로 구분되었다. 대표 균주의 recA, atpD 및 rpoB를 기반으로 한 다중 유전자 염기서열 분석 결과, 이들은 Rhizobium sophorae, Rhizobium acidisoli, Rhizobium ecuadorense, Rhizobium hidalgonense, Rhizobium vallis, Rhizobium sophoriradicis, Rhizobium croatiense, Rhizobium anhuiense, Rhizobium phaseoli, Rhizobium chutanense 및 Rhizobium etli를 포함하는 11종의 뿌리혹박테리아 종과 다섯 가지 미지의 Rhizobium 종(Rhizobium genosp. I~V)으로 분류되었다. R. phaseoli와 R. anhuiense가 각각 28.0%와 28.8%로 가장 우세하게 분포하는 종이었으며, 그 다음으로 R. croatiense (14.8%)가 뒤를 이었다. 다른 뿌리혹박테리아 종들은 수가 적거나 특정 지역에 국한되어 있었다. nodC 및 nifH 마커의 계통분석 결과는 종 분류와 관계없이 두 가지 특이 공생변종(symbiovars)인 sv. phaseoli와 R. vallis와 관련된 sv. viciae로 나뉘었다. 공생 효과 평가를 통해 테스트된 모든 균주가 P. vulgaris 품종 모두에 결절을 형성하였으며, 이는 종종 유의미한 녹색지수(91-98%)로 나타났다. 그러나 이들 중 약 절반은 적어도 한 가지 일반 콩 품종에서 더 나은 식물 생체량 성능을 보였고, 두 분리주(CYAH-6 및 BLYH-15)는 더 우수한 공생 효율 점수를 나타냈다. 대표 균주들은 NaCl, 산성도, 알칼리도, 온도, 가뭄 및 글리포세이트에 대한 다양한 비생물적 스트레스 내성을 보여주었다. 두 품종 모두에서 효율적이며 비생물적 스트레스 내성을 보이는 한 분리주(BLYH-15)는 R. genosp. IV sv. phaseoli에 속했으며, 이 종은 콩과 공생체로 처음 발견되었다.ORIGINAL ABSTRACT
Phaseolus vulgaris is a globally important legume cash crop, which can carry out symbiotic nitrogen fixation with rhizobia. The presence of suitable rhizobia in cultivating soils is crucial for legume cropping, especially in areas beyond the plant-host native range, where soils may lack efficient symbiotic partners. We analyzed the distribution patterns and traits of native rhizobia associated with P. vulgaris in soils of Yunnan, where the common bean experienced a recent expansion. A total of 608 rhizobial isolates were tracked from soils of fifteen sampling sites using two local varieties of P. vulgaris. The isolates were discriminated into 43 genotypes as defined by IGS PCR-RFLP. Multiple locus sequence analysis based on recA, atpD and rpoB of representative strains placed them into 11 rhizobial species of Rhizobium involving Rhizobium sophorae, Rhizobium acidisoli, Rhizobium ecuadorense, Rhizobium hidalgonense, Rhizobium vallis, Rhizobium sophoriradicis, Rhizobium croatiense, Rhizobium anhuiense, Rhizobium phaseoli, Rhizobium chutanense and Rhizobium etli, and five unknown Rhizobium species; Rhizobium genosp. I~V. R. phaseoli and R. anhuiense were the dominant species (28.0% and 28.8%) most widely distributed, followed by R. croatiense (14.8%). The other rhizobial species were less numerous or site-specific. Phylogenies of nodC and nifH markers, were divided into two specific symbiovars, sv. phaseoli regardless of the species affiliation and sv. viciae associated with R. vallis. Through symbiotic effect assessment, all the tested strains nodulated both P. vulgaris varieties, often resulting with a significant greenness index (91-98%). However, about half of them exhibited better plant biomass performance, at least on one common bean variety, and two isolates (CYAH-6 and BLYH-15) showed a better symbiotic efficiency score. Representative strains revealed diverse abiotic stress tolerance to NaCl, acidity, alkalinity, temperature, drought and glyphosate. One strain efficient on both varieties and exhibiting stress abiotic tolerance (BLYH-15) belonged to R. genosp. IV sv. phaseoli, a species first found as a legume symbiont.| 저자 | Zhang, J.; Wang, J.; Feng, Y.; Brunel, B.; Zong, X. |
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| 저널 | International journal of molecular sciences |
| 권·호·쪽 | 25(15) |
| PMID | 39126082 |
| DOI | 10.1111/j.2006.0030-1299.14714.x |
| MeSH | Phaseolus; Rhizobium; Symbiosis; China; Soil Microbiology; Phylogeny; Nitrogen Fixation; Root Nodules, Plant |