Root colonization of faba bean (Vicia faba L.) and pea (Pisum sativum L.) by Rhizobium leguminosarum bv. viciae in the presence of nitrate-nitrogen

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Abstract:

There is a lack of knowledge concerning the effect of nitrate–nitrogen (NO3–N) at levels known to inhibit nodule formation and functioning on root colonization of dinitrogen-fixing legumes. Firstly, this study investigated potential differences between Rhizobium leguminosarum bv. viciae 175F9 and its bioluminescent-labeled strain 175F9.lux on root colonization of faba bean (Vicia faba L.) and pea (Pisum sativum L.). These two strains similarly colonized the roots of both hosts. Secondly, this study evaluated the effects of 0 and 10 mol·m–3 NO3–N on root colonization of faba bean and pea by strain 175F9.lux, over time. Averaged over both hosts and harvest dates, the presence of NO3–N increased the rhizobial population and the root length colonized. In addition, our results showed that bioluminescence activity increased from 7 to 14 days after sowing and was not correlated to rhizobial population. Finally, to demonstrate that an increase in bioluminescence activity was not an indirect effect of nitrate on R. leguminosarum bv. viciae 175F9.lux, this study investigated the effects of increasing carbon (mannitol) and nitrogen (NO3–N) concentrations on the rhizobial population and bioluminescence activity. The carbon source was more important than the nitrogen source to increase the rhizobial population and bioluminescence activity, which increased with increasing mannitol concentration, but not with increasing nitrate concentration. Results from this study demonstrated that NO3–N increased rhizobial population, especially for faba bean, and the length of root colonized.Key words: nitrate, nitrogen, rhizosphere, rhizobacteria, luminescence

Il manque de connaissances concernant les effets de l'azote sous forme de nitrate (NO3–N), à des concentrations connues pour inhiber la formation de nodosités, sur la colonisation des racines des légumineuses fixatrices d'azote. Dans un premier temps, les différences potentielles entre la souche mère, 175F9, de Rhizobium leguminosarum bv. viciae et la souche 175F9.lux porteuse d'un marqueur de bioluminescence ont été étudiées sur la colonisation des racines de la féverole (Vicia faba L.) et du pois (Pisum sativum L.). Les deux souches ont colonisé les racines de ces deux plantes hôtes de façon similaire. Dans un deuxième temps, cette étude a évalué l'effet de 0 et 10 mol·m–3 de NO3–N sur la colonisation de la féverole et du pois par la souche 175F9.lux. Selon la moyenne des deux souches aux deux dates de récolte, la présence de NO3–N a augmenté la population des rhizobia et la longueur des racines colonisées. Les résultats ont aussi révélé que l'activité de la bioluminescence a augmenté de 7 à 14 jours après les semis, mais il n'y a pas eu de corrélation avec la population des rhizobia. Finalement, pour démontrer que l'augmentation de l'activité de la bioluminescence n'était pas une conséquence indirecte de l'effet de l'azote sur le R. leguminosarum bv. viciae, 175F9.lux, les effets d'une augmentation du carbone (mannitol) et de l'azote (NO3–N) sur la population des rhizobia et de l'activité de la bioluminescence ont été mesurés. La source de carbone s'est révélée plus importante que la source d'azote pour augmenter la population des rhizobia et l'activité de la bioluminescence, qui a augmenté avec l'accroissement des concentrations de mannitol mais non avec celles de l'azote. Les résultats de cette étude ont démontré que le NO3–N a favorisé la population des rhizobiums ainsi que la longueur des racines colonisées, particulièrement chez la féverole.Mots clés : nitrate, azote, rhizosphère, rhizobactérie, luminescence.

Keywords: azote; luminescence; nitrate; nitrogen; rhizobacteria; rhizobactérie; rhizosphere; rhizosphère

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2001

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