Изучение генетического разнообразия микросимбионтов копеечника щетинистого Hedysarum gmelinii subsp. Setigerum, произрастающего в Прибайкалье

Изучение генетического разнообразия микросимбионтов копеечника щетинистого Hedysarum gmelinii subsp. Setigerum, произрастающего в Прибайкалье

Автор: Сазанова А.Л., Кузнецова Ирина Геннадьевна, Сафронова В.И., Белимов А.А., Попова Ж.П., Тихомирова Н.Ю., Оследкин Ю.С.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Симбиогенетика

Статья в выпуске: 5 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

Одна из актуальных задач современной микробиологии и биотехнологии состоит в изучении механизмов взаимодействия бобовых растений с клубеньковыми бактериями (ризобиями) - обширной группой микроорганизмов, способных вступать в азотфиксирующий симбиоз с растением-хозяином. Знание этих механизмов необходимо для проведения научно обоснованной селекции высокоэффективных бобово-ризобиальных систем. Для понимания эволюции специфичности растительно-микробных взаимоотношений особое значение имеют симбиотические системы с участием реликтовых бобовых растений, представляющих собой промежуточное звено между исчезнувшими и современными видами. К таким уникальным объектам относится плейстоценовый реликт - копеечник щетинистый Hedysarum gmelinii Ledeb. subsp. setigerum (Turcz. ex Fischer et Mey.) Kurbatsky, произрастающий в Прибайкальском регионе. В представленной работы получена первая в мире коллекция микросимбионтов копеечника щетинистого. Изучение таксономического положения 19 полученных изолятов проводили с помощью RFLP-анализа ITS региона (ITS-RFLP) и секвенирования гена 16S рРНК ( rrs ). Филогенетический анализ микросимбионтов копеечника щетинистого показал их значительное генетическое разнообразие. Четырнадцать ризобиальных изолятов принадлежали к трем родам: Rhizobium (сем. Rhizobiaceae ), Phyllobacterium (сем. Phyllobacteriaceae ) и Bosea (сем. Bradyrhizobiaceae ). В клубеньках копеечника щетинистого присутствовали несимбиотические ризобиальные виды, представители которых самостоятельно не формируют симбиоз с бобовыми растениями ( Phyllobacterium endophyticum, Phyllobacterium loti и Bosea sp.). Кроме того, были выделены 5 изолятов, не являющихся клубеньковыми бактериями и относящихся к родам Acinetobacter, Stenotrophomonas, Sphingomonas и Agromyces. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что реликтовые бобово-ризо-биальные симбиозы, формируемые, в частности, копеечником щетинистым, представляют собой прообраз современных симбиотических систем и отражают пути эволюции в направлении рекрутирования симбиотических генов разных микроорганизмов и повышения специфичности растительно-микробных взаимоотношений. Штаммы несимбиотических ризобиальных видов, возможно, присутствуют в клубеньках как носители генов, не участвующих непосредственно в формировании симбиоза, но влияющих на его активность. Такие штаммы после соответствующего генетического и фенотипического изучения могут быть использованы для производства биопрепаратов с повышенной эффективностью симбиотической азотфиксации.

Еще

Бобовые растения прибайкалья, копеечник щетинистый, систематика ризобий, секвенирование генов рибосомальных рнк

Короткий адрес: https://sciup.org/142214077

IDR: 142214077   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.1004rus

Список литературы Изучение генетического разнообразия микросимбионтов копеечника щетинистого Hedysarum gmelinii subsp. Setigerum, произрастающего в Прибайкалье

  • Тихонович И.А., Борисов А.Ю., Цыганов В.Е. Интеграция генетических систем растений и микроорганизмов при симбиозе. Успехи современной биологии, 2005, 125(3): 227-238.
  • Электронный каталог сосудистых растений Азиатской России. Режим доступа: http://www-sbras.nsc.ru/win/elbib/atlas/flora/271.html. Без даты.
  • Мулдашев А.А., Галеева А.Х., Маслова Н.В., Елизарьева О.А. О природоохранном статусе копеечника Гмелина Hedysarum gmelinii Ledeb. (Fabaceae) в Республике Башкортостан. Вестник Оренбургского государственного университета, 2009, 6: 254-257.
  • Куликов П.В. Конспект флоры Челябинской области (сосудистые растения). Екатеринбург, 2005.
  • Benhizia Y., Benhizia H., Benguedouar A., Muresu R., Giacomini A., Squartini A. Gamma proteobacteria can nodulate legumes of the genus Hedysarum. Systematic and Applied Microbiology, 2004, 27(4): 462-468 ( ) DOI: 10.1078/0723202041438527
  • Squartini A., Struffi P., Doring H., Selenska-Pobell S., Tola E., Giacomini A., Vendramin E., Velazquez E., Mateos P.F., Martínez-Molina E., Dazzo F.B., Casella S., Nuti M.P. Rhizobium sullae sp. nov. (formerly Rhizobium hedysari), the root-nodule microsymbiont of Hedysarum coronarium L. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2002, 52: 1267-1276 ( ) DOI: 10.1099/00207713-52-4-1267
  • Wei G.H, Zhang Z.X., Chen C., Chen W.M., Ju W.T. Phenotypic and genetic diversity of rhizobia isolated from nodules of the legume genera Astragalus, Lespedeza and Hedysarum in northwestern China. Microbiological Research, 2008, 163(6): 651-662 ( ) DOI: 10.1016/j.micres.2006.09.005
  • Сафронова В.И., Чижевская Е.П., Белимов А.А., Павлова Е.А. Определение таксономического положения штаммов-микросимбионтов копеечника (Hedysarum) и астрагала (Astragalus) путем анализа генов рибосомальных РНК. Сельскохозяйственная биология, 2011, 3: 61-64.
  • Novikova N., Safronova V. Transconjugants of Agrobacterium radiobacter harbouring sym genes of Rhizobium galegae can form an effective symbiosis with Medicago sativa. FEMS Microbiology Letters, 1992, 93: 261-268 ( ) DOI: 10.1016/0378-1097(92)90472-Z
  • Safronova V.I., Kuznetsova I.G., Sazanova A.L., Kimeklis A.K., Belimov A.A., Andronov E.E., Pinaev A.G., Chizhevskaya E.P., Pukhaev A.R., Popov K.P., Willems A., Tikhonovich I.A. Bosea vaviloviae sp. nov., a new species of slow-growing rhizobia isolated from nodules of the relict species Vavilovia formosa (Stev.) Fed. Antonie van Leeuwenhoek, 2015, 107: 911-920 ( ) DOI: 10.1007/s10482-015-0383-9
  • Safronova V., Tikhonovich I. Automated cryobank of microorganisms: Unique possibilities for long-term authorized depositing of commercial microbial strains. In: Microbes in applied research: current advances and challenges/A. Mendez-Vilas (ed.). World Scientific Publishing Co, Hackensack, 2012.
  • Электронная база данных Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сель-скохозяйственного назначения (ВКСМ). Режим доступа: http://www.arriam.spb.ru. Без даты.
  • Румянцева М.Л., Симаров Б.В., Онищук О.П. Биологическое разнообразие клубеньковых бактерий в экосистемах и агроценозах. Теоретические основы и методы. СПб, 2011.
  • Stępkowski T., Żak M., Moulin L., Króliczak J., Golińska B., Narożna D., Safronova V.I., Mądrzak C.J. Bradyrhizobium canariense and Bradyrhizobium japonicum are the two dominant rhizobium species in root nodules of lupin and serradella plants growing in Europe. Systematic and Applied Microbiology, 2011, 34: 368-375 ( ) DOI: 10.1016/j.syapm.2011.03.002
  • GenBank sequence database. The National Center for Biotechnology Information. Режим доступа: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi. Без даты.
  • Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using Maximum Likelihood, evolutionary distance, and Maximum Parismony methods. Molecular Biology and Evolution, 2011, 28: 2731-2739 ( ) DOI: 10.1093/molbev/msr121
  • De Meyer S.E., Willems A. Multilocus sequence analysis of Bosea species and description of Bosea lupini sp. nov., Bosea lathyri sp. nov. and Bosea robiniae sp. nov., isolated from legumes. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2012, 62: 2505-2510 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.035477-0
  • Jiao Y.S., Yan H., Ji Z.J., Liu Y.H., Sui X.H., Zhang X.X., Wang E.T., Chen W.X., Chen W.F. Phyllobacterium sophorae sp. nov., a symbiotic bacterium isolated from root nodules of Sophora flavescens. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2015, 65: 399-406 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.067017-0
  • Valverde A., Velázquez E., Fernández-Santos F., Vizcaíno N., Rivas R., Mateos P.F., Martínez-Molina E., Igual J.M., Willems A. Phyllobac-terium trifolii sp. nov., nodulating Trifolium and Lupinus in Spanish soils. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2005, 55: 1985-1989 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.63551-0
  • Кузнецова И.Г., Сазанова А.Л., Сафронова В.И., Тихомирова Н.Ю., Оследкин Ю.С., Белимов А.А. Изучение генетического разнообразия мик-росимбионтов байкальских видов чины (Lathyrus), горошка (Vicia), остролодочника (Oxytropis) и астрагала (Astragalus). Сельскохозяйственная биология, 2015, 50: 345-352 ( ) DOI: 10.15389/agrobiology.2015.3.345rus
  • Cardoso J.D., Hungria M., Andrade D.S. Polyphasic approach for the charac-terization of rhizobial symbionts effective in fixing N2 with common bean (Phaseolus vulgaris L.). Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 93: 2035-2049 ( ) DOI: 10.1093/femsec/fix027
  • Fterich A., Mahdhi M., Caviedes M.A., Pajuelo E., Rivas R., Rodrig-uez-Llorente I.D., Mars M. Characterization of root-nodulating bacteria associated to Prosopis farcta growing in the arid regions of Tunisia. Archives of Microbiology, 2011, 193(6): 385-397 ( ) DOI: 10.1007/s00203-011-0683-z
  • Ezzakkioui F., El Mourabit N., Chahboune R., Castellano-Hinojosa A., Bedmar E.J., Barrijal S. Phenotypic and genetic characterization of rhizobia isolated from Hedysarum flexuosum in Northwest region of Morocco. Systematic and Applied Microbiology, 2014, 37(6): 457-465 ( ) DOI: 10.1016/j.syapm.2014.05.009
  • Xu L., Zhang Y., Wang L., Chen W., Wei G. Diversity of endophytic bacteria associated with nodules of two indigenous legumes at different altitudes of the Qilian Mountains in China. Journal of Basic Microbiology, 2015, 55(7): 830-837 ( ) DOI: 10.1002/jobm.201400790
  • Corretto E., Antonielli L., Sessitsch A., Compant S., Gorfer M., Kuffner M., Brader G. Agromyces aureus sp. nov., isolated from the rhizosphere of Salix caprea L. grown in a heavy-metal-contaminated soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2016, 66(9): 3749-3754 ( ) DOI: 10.1099/ijsem.0.001260
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp