Генетическое разнообразие и симбиотическая эффективность клубеньковых микросимбионтов остролодочника таймырского (Oxytropis taimyrensis (Jurtz.) A. et D. Love), астрагала холодного (Astragalus frigidus (L.) A.Gray) и астрагала Тугаринова (Astragalus tugarinovii Basil.) из Арктической Якутии

Бобовые растения обладают значительным потенциалом для интродукции в арктических регионах России. Одно из ключевых свойств бобовых растений - способность формировать азотфиксирующий симбиоз с клубеньковыми бактериями (ризобиями). Однако изучению биоразнообразия и симбиотической эффективности арктических ризобий на территории России уделяется недостаточно внимания. В настоящей работе впервые описаны 13 штаммов порядка Hyphomicrobiales (ранее Rhizobiales ), изолированных из клубеньков Oxytropis taimyrensis , Astragalus frigidus и A. tugarinovii , произрастающих в Арктической Якутии. Изучена способность девяти ризобиальных штаммов Rhizobium sp. 7/1-1, 19-1/1, 20-1/1 и 33-1/1, R. giardinii 20/1-1, M. norvegicum 20/1-4 и Mesorhizobium sp. 9-4/1, 25-2/1 и 32-2/1 нодулировать дикорастущие арктические бобовые Oxytropis adamsiana и Astragalus frigidus и кормовые бобовые Trifolium repens и Medicago sativa в условиях микровегетационного опыта. Целью работы было выделение и изучение генетического разнообразия штаммов порядка Hyphomicrobiales , изолированных из клубеньков дикорастущих бобовых Oxytropis taimyrensis (Jurtz.) A. et D. Love, Astragalus frigidus (L.) A.Gray и Astragalus tugarinovii Basil., собранных в Арктической зоне Якутии, а также выявление способности ризобиальных штаммов формировать азотфиксирующие клубеньки на корнях кормовых и дикорастущих бобовых растений Trifolium repens L., Medicago sativa L., Oxytropis adamsiana (Trautv.) Jurtzev и Astragalus frigidus (L.) A.Gray в условиях микровегетационного эксперимента по кросс-нодуляции. Корневые клубеньки дикорастущих популяций O. taimyrensis , A. frigidus , A. tugarinovii были собраны в 2021 году в окрестностях оз. Севастьян-Кюеле и на о. Тит-Ары в ходе российско-немецкой экспедиции в дельту реки Лены. Штаммы микроорганизмов выделяли по стандартной методике с использованием маннито-дрожжевой питательной среды YMA. Геномную ДНК из чистых культур выделяли с помощью наборов DNeasy Blood&Tissue kit («QIAGEN N.V.», Германия) и Monarch® («New England Biolabs», США). Первичная идентификация штаммов была проведена методом ПЦР с последующим секвенированием последовательностей фрагмента маркерного гена 16S рРНК (900-1400 п.н.) ( rrs ). Способность девяти арктических штаммов из рода Rhizobium и Mesorhizobium формировать азотфиксирующие клубеньки на корнях Trifolium repens L., Medicago sativa L., O. adamsiana и A. frigidus изучена в условиях стерильного микровегетационного опыта. Изучаемые штаммы были выделены в настоящей работе и ранее из клубеньков арктических бобовых Lathyrus palustris L., Vicia cracca L. и Hedysarum arcticum B. Fedtsch, произрастающих в дельте р. Лена . Растения культивировали в стерильных стеклянных сосудах объемом 50 мл, содержащих 3 г вермикулита и 6 мл среды Красильникова-Кореняко. Проростки были инокулированы суспензиями индивидуальных штаммов в количестве 106 клеток/сосуд. В качестве положительного контроля использовали коммерческие штаммы Rhizobium leguminosarum RCAM1365 и Sinorhizobium meliloti RCAM1750 из Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург). Неинокулированные растения служили отрицательным контролем. По окончании культивирования проводили подсчет клубеньков и определяли сырую биомассу растений. Азотфиксирующую активность определяли ацетиленовым методом с помощью газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Полученные изоляты были отнесены к родам Rhizobium (сем. Rhizobiaceae ), Mesorhizobium (сем. Phyllobacteriaceae ), Bosea (сем. Boseaceae ) и Tardiphaga (сем. Bradyrhizobiaceae ). Штаммы Rhizobium sp. 7/1-1, Tardiphaga robiniae 7/2-2 и 7/4-2 были выделены из A. tugarinovii , штаммы Mesorhizobium sp. 25-2/1, 25А/5-1, Bosea sp. 25А/1-3, B. lathyri 25А/2-1, B. psychrotolerans 25А/2-2 и 25А/4-1 - из A. frigidus , тогда как штаммы Mesorhizobium sp. 9-4/1, T. robiniae 9/1-5, 9/3-1 и 9/5-1 - из клубеньков O. taimyrensis. В условиях стерильного микровегетационного опыта штамм R. giardinii 20/1-1 не формировал клубеньки ни в одном из вариантов инокуляции, в то время как остальные восемь штаммов были способны образовывать как неэффективные, так и азотфиксирующие клубеньки в зависимости от варианта инокуляции бобовых растений. В отношении местных арктических видов O. adamsiana и A. frigidus более активными оказались штаммы, выделенные из местных видов бобовых ( O. taimyrensis , A. frigidus , H. arcticum ), в то время как культурные растения M. sativa и T. repens оказались отзывчивее на инокуляцию штаммами, выделенными из заносных растений L. palustris и V. cracca .