Сравнение изменчивости и азотфиксирующей активности штаммов ризобий, выделенных из клубеньков клевера гибридного и козлятника восточного на разных стадиях вегетации растений
- Авторы: Баймиев А.Х.1, Коряков И.С.1, Акимова Е.С.1, Владимирова А.А.1, Матниязов Р.Т.1, Баймиев А.Х.1
-
Учреждения:
- Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
- Выпуск: Том 21, № 3 (2023)
- Страницы: 207-217
- Раздел: Генетические основы эволюции экосистем
- URL: https://journals.rcsi.science/ecolgenet/article/view/148877
- DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen313071
- ID: 148877
Цитировать
Аннотация
Начало жизненного цикла бобового растения в естественных ареалах их произрастания обычно связано со взаимодействием с клубеньковыми бактериями с целью образования азотфиксирующего симбиоза. При этом растению за короткий промежуток времени необходимо выбрать подходящих для себя микросимбионтов. Поскольку в ризосфере бобовых формируется большое разнообразие штаммов ризобий, отличающихся по своим характеристикам, сделанный макросимбионтом выбор в дальнейшем будет оказывать влияние и на его продуктивность. В данной работе были показаны особенности разнообразия микроорганизмов, формирующих клубеньки на разных этапах развития растений. Установлено, что полиморфизм клубеньковых бактерий исследованных бобовых на разных стадиях их вегетации имеет определенную закономерность. На раннем этапе развития в их клубеньках можно обнаружить наиболее генетически разнородные микроорганизмы, которые отличаются друг от друга также по показателям азотфиксации. К середине же вегетационного периода уровни азотфиксирующей активности бактерий и их полиморфизма выравниваются. Показано, что по симбиотическим генам ризобии растений из одной популяции идентичны, несмотря на имеющееся генетическое разнообразие. Скорее всего, гетерогенность исследуемых микросимбионтов связана не с полиморфными вариантами данных генов, а с их составом или же с различиями в других регионах генома, имеющих влияние на азотфиксирующую активность штаммов. Мы предполагаем, что пластичность генома ризобий дает растению-хозяину возможность более гибко настраивать свой азотфиксирующий аппарат на изменения условий произрастания.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Андрей Ханифович Баймиев
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Email: baymiev@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0001-6637-9365
SPIN-код: 1919-5236
д-р биол. наук, вед. научн. сотр. лаборатории биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаИгорь Сергеевич Коряков
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: koryakov_igor@mail.ru
SPIN-код: 5586-7123
аспирант лаборатории биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаЕкатерина Сергеевна Акимова
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Email: iv.katerina-bio@yandex.ru
SPIN-код: 6595-2452
канд. биол. наук, научн. сотр. лаборатории биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаАнастасия Андреевна Владимирова
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Email: vladimirovaw@bk.ru
SPIN-код: 2059-9396
канд. биол. наук, научн. сотр. лаборатории биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаРустам Тахирович Матниязов
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Email: rmat@mail.ru
SPIN-код: 6798-7913
канд. биол. наук, научн. сотр. лаборатории биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаАлексей Ханифович Баймиев
Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
Email: baymiev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0606-6740
SPIN-код: 3771-4063
д-р биол. наук, заведующий лабораторией биоинженерии растений и микроорганизмов
Россия, УфаСписок литературы
- Spoerke J.A., Wilkinson H.H., Parker M.A. Nonrandom genotypic associations in a legumе — Bradyrhizobium mutualism // Evolution. 1996. Vol. 50, No. 1. P. 146–154. doi: 10.1111/j.1558-5646.1996.tb04481.x
- Paffetti D., Daguin F., Fancelli S., et al. Influence of plant genotype on the selection of nodulating Sinorhizobium meliloti strains by Medicago sativa // Antonie van Leeuwenhoek. 1998. Vol. 73. P. 3–8. doi: 10.1023/a:1000591719287
- Carelli М., Gnocchi S., Fancelli S., et al. Genetic diversity and dynamics of Sinorhizobium meliloti populations nodulating different alfalfa cultivars in Italian soils // Appl Environ Microbiol. 2000. Vol. 66, No. 11. P. 4785–4789. doi: 10.1128/AEM.66.11.4785-4789.2000
- Andronov E.E., Terefework Z., Roumiantseva M.L., et al. Symbiotic and genetic diversity of Rhizobium galegae isolates collected from the Galegaorientalis gene center in the Caucasus // Appl Environ Microbiol. 2003. Vol. 69, No. 2. P. 1067–1074. doi: 10.1128/AEM.69.2.1067-1074.2003
- Ling J., Wang H., Wu P., et al. Plant nodulation inducers enhance horizontal gene transfer of Azorhizobiumcaulinodans symbiosis island // PNAS. 2016. Vol. 113, No. 48. P. 13875–13880. doi: 10.1073/pnas.16151211
- Вавилов П.П., Хайг Х.А. Возделывание и использование козлятника восточного. Ленинград: Колос, 1982. 72 с.
- Надежкин С.Н., Кузнецов И.Ю. Козлятник восточный на корм и семена. Уфа: БГАУ, 2008. 143 с.
- Romero D., Martinez-Salazar J., Girard L., et al. Discretea mplifiable regions (amplicons) in the symbiotic plasmid of Rhizobiumetli CFN42 // J Bacteriol. 1995. Vol. 177, No. 4. P. 973–980. doi: 10.1128/jb.177.4.973-980.1995
- Баймиев Ан.Х., Птицын К.Г., Баймиев Ал.Х. Влияние интродукции караганы древовидной на состав ее клубеньковых бактерий // Микробиология. 2010. Т. 79, № 1. С. 123–128. doi: 10.1134/S0026261710010157
- Williams J.G., Kubelik A.R., Livak K.J., et al. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucleic Acids Res. 1990. Vol. 18, No. 22. P. 6531–6535. doi: 10.1093/nar/18.22.6531
- Laguerre G., Mavingui P., Allard M.R., et al. Typing of rhizobia by PCR DNA fingerprinting and PCR-restriction fragment length polymorphism analysis of chromosomal and symbiotic gene regions: application to Rhizobium leguminosarum and its different biovars // J Appl Environ Microbiol. 1996. Vol. 62, No. 6. P. 2029–2036. doi: 10.1128/aem.62.6.2029-2036.1996
- Weisburg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A., Lane D.J. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study // J Bacteriol. 1991. Vol. 173, No. 2. P. 697–703. doi: 10.1128/jb.173.2.697-703.1991
- Баймиев Ан.Х., Иванова Е.С., Гуменко Р.С., и др. Анализ симбиотических генов клубеньковых бактерий бобовых растений Южного Урала // Генетика. 2015. Т. 51, № 12. С. 1359–1367. doi: 10.1134/S1022795415110034
- Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. Москва: Издательство МГУ, 1989. 136 с.
- Śliwka J., Sobkowiak S., Lebecka R., et al. Mating type, virulence, aggressiveness and metalaxyl resistance of isolates of Phytophthora infestans in Poland // Potato Res. 2006. Vol. 49. P. 155–166. doi: 10.1007/s11540-006-9013-2
- Osterman J., Chizhevskaja E.P., Andronov E.E., et al. Galegaorientalis is more diverse than Galega officinalis in Caucasus-whole-genome AFLP analysis and phylogenetics of symbiosis-related genes // Mol Ecol. 2011. Vol. 20, No. 22. P. 4808–4821. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05291.x
- Denison R.F. Legume sanctions and the evolution of symbiotic cooperation by rhizobia // American Naturalist. 2000. Vol. 156, No. 6. P. 567–576. doi: 10.1086/316994
- Kiers T.E., Rousseau R.A., West S.A., Denison R.F. Host sanctions and the legume-rhizobium mutualism // Nature. 2003. Vol. 425. P. 78–81. doi: 10.1038/nature01931
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)