Филогенетический анализ штаммов рода Rhizobium, выделенных из клубеньков Vavilovia formosa (Stev.) Fed

Из пяти родов трибы Fabeae самым малоизученным остается Vavilovia Fed., содержащий единственный вид Vavilovia formosa (Stev.) Fed. Ареал вавиловии прекрасной расположен на высокогорье Центрального и Восточного Кавказа, известны всего несколько популяций на территориях Армении, Дагестана и Северной Осетии, Азербайджана, Ирана, Ирака, Сирии и Турции, а ее произрастание ограничено условиями среды обитания. Единственное филогенетическое исследование изолятов ризобий из клубеньков вавиловии Североосетинской популяции показало достаточно широкое видовое и генетическое разнообразие как быстрорастущих, так и медленнорастущих микросимбионтов (V.I. Safronova с соавт., 2014). Было установлено, что все быстрорастущие изоляты, принадлежащие к виду Rhizobium leguminosarum, служат носителями гена nodX. Вавиловию прекрасную и ее микросимбионтов можно рассматривать как перспективные модельные объекты для исследования механизмов эволюции специфичности бобово-ризобиального симбиоза. В результате трех экспедиций в горные регионы Армении, Дагестана и Северной Осетии были найдены и собраны образцы эндемичного бобового растения Vavilovia formosa (Stev.) Fed. с клубеньками, из которых впоследствии получены изоляты клубеньковых бактерий (ризобий). Мы выбрали 19 штаммов быстрорастущих ризобий, выделенных из клубеньков 10 растений, чтобы определить их видовую принадлежность, выявить географическую изоляцию, а также охарактеризовать генетическую обособленность выделенных штаммов по отношению к ризобиям, имеющим других растений-хозяев из трибы Fabeae. Для этого были просеквенированы один из фрагментов ITS (internally transcribed spacer) длиной 1000-1300 п.н. и фрагмент гена nodA длиной 666 п.н., а также проведен скрининг штаммов на наличие гена nodX, контролирующего хозяйскую специфичность ризобий. На основании полученных последовательностей были рассчитаны генетические расстояния между группами ризобий: изолятами из разных регионов (Армения, Дагестан, Северная Осетия) и от разных растений-хозяев (вавиловия, горох, клевер). Результаты секвенирования фрагмента ITS показали, что все изученные штаммы принадлежат к виду Rhizobium leguminosarum (биовар viciae ). ITS-дендрограмма выявила относительно высокую гетерогенность внутри группы изолятов, однако на nodA -дендрограмме они, напротив, формировали очень компактную группу. Несовпадение этих дендрограмм позволяет предположить, что ген nodA, сцепленный с генами хозяйской специфичности у ризобий, может активно переноситься в популяциях R. leguminosarum, обеспечивая свободное комбинирование специфичности к вавиловии с различными вариантами бактериальной хромосомы. Сравнение генетических расстояний по ITS для изолятов из трех регионов указывает на дивергенцию микросимбионтов вавиловии, связанную с географической изоляцией. Данные по генетическим расстояниям для гена nodA, а также присутствие гена nodX у всех изученных штаммов R. leguminosarum указывают на наличие хозяйской обособленности изученных штаммов внутри биовара viciae. Полученные корреляции происхождения штаммов со структурой гена nodA, по всей видимости, отражают наличие высокоспецифичных взаимодействий каждой группы штаммов R. leguminosarum со своими растениями-хозяевами, тогда как корреляции со структурой локуса ITS свидетельствуют об адаптации ризобий к почвенной среде обитания.