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Strategies used by rhizobia to lower plant ethylene levels and increase nodulation

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Agriculture depends heavily on biologically fixed nitrogen from the symbiotic association between rhizobia and plants. Molecular nitrogen is fixed by differentiated forms of rhizobia in nodules located on plant roots. The phytohormone, ethylene, acts as a negative factor in the nodulation process. Recent discoveries suggest several strategies used by rhizobia to reduce the amount of ethylene synthesized by their legume symbionts, decreasing the negative effect of ethylene on nodulation. At least one strain of rhizobia produces rhizobitoxine, an inhibitor of ethylene synthesis. Active 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase has been detected in a number of other rhizobial strains. This enzyme catalyzes the cleavage of ACC to α-ketobutyrate and ammonia. It has been shown that the inhibitory effect of ethylene on plant root elongation can be reduced by the activity of ACC deaminase.Key words: rhizobia, nodulation, ethylene, ACC deaminase, rhizobitoxine.

La production agricole dépend largement de la fixation biologique de l'azote par des associations entre les rhizobiums et les plantes. L'azote moléculaire est fixé par des formes différenciées de rhizobiums dans les nodules localisés sur les racines des plantes. L'éthylène, une phytohormone, agit comme un facteur négatif dans le processus de formation des nodules. Des découvertes récentes ont suggéré quelques stratégies utilisées par les rhizobiums pour réduire la quantité d'éthylène synthétisée par leurs symbiontes légumineux, diminuant ainsi l'effet négatif de l'éthylène sur la formation des nodules. Au moins une souche parmi les rhizobiums produisait de la rhizobiotine, un inhibiteur de la synthèse de l'éthylène. Une 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) active a été détectée chez un certain nombre de souches de rhizobiums. Cette enzyme catalyse le clivage de l'ACC en α-cétobutyrate et en ammonium. Nous avons démontré que l'effet inhibiteur sur l'élongation de la racine des plantes pouvait être réduite par l'activité de l'ACC déaminase.Mots clés : rhizobiums, formation de nodules, éthylène, ACC déaminase, rhizobitoxine.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: ACC deaminase; ACC déaminase; ethylene; formation de nodules; nodulation; rhizobia; rhizobitoxine; rhizobiums; éthylène

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2002

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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