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Influence of bacterial strains isolated from lead-polluted soil and their interactions with arbuscular mycorrhizae on the growth of Trifolium pratense L. under lead toxicity

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Abstract:

We isolated two bacterial strains from an experimentally lead (Pb)-polluted soil in Hungary, 10 years after soil contamination. These strains represented the two most abundant cultivable bacterial groups in such soil, and we tested their influence on Trifolium pratense L. growth and on the functioning of native mycorrhizal fungi under Pb toxicity in a second Pb-spiked soil. Our results showed that bacterial strain A enhanced plant growth, nitrogen and phosphorus accumulations, nodule formation, and mycorrhizal infection, demonstrating its plant-growth-promoting activity. In addition, strain A decreased the amount of Pb absorbed by plants, when expressed on a root weight basis, because of increased root biomass due to the production of indoleacetic acid. The positive effect of strain A was not only evident after a single inoculation but also in dual inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi. Strain A also exhibited higher tolerance than strain B when cultivated under increasing Pb levels in the spiked soil. Molecular identification unambiguously placed strain A within the genus Brevibacillus. We showed that it is important to select the most tolerant and efficient bacterial strain for co-inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi to promote effective symbiosis and thus stimulate plant growth under adverse environmental conditions, such as heavy-metal contamination.Key words: arbuscular mycorrhizal symbiosis, Pb-polluted soil, plant-growth-promoting bacteria.

Nous avons isolé deux souches de bactéries d'un sol pollué expérimentalement au plomb (Pb) en Hongries, 10 ans après la contamination du sol. Ces souches étaient représentatives des deux groupes de bactéries cultivables les plus abondants dans un tel sol; nous avons analysé leur impact sur la croissance de Trifolium pratense L. et sur le fonctionnement de champignons mycorhiziens indigènes soumis à une toxicité au Pb dans une second sol contaminé au Pb. Nos résultats démontrent que la souche bactérienne A a stimulé la croissance végétale et l'accumulation de l'azote et de le phosphore, de même que la formation de nodules et l'infection des mycorhizes, ce qui démontre son activité favorisant la croissance des plantes. De plus, la souche A a diminué la quantité de Pb absorbé par les plantes lorsque exprimé sur la base du poids des racines, grâce à une augmentation de la biomasse racinaire due à la production d'acide indol acétique. L'effet positif de la souche A n'a pas été manifeste seulement après une inoculation simple, mais aussi suite à une inoculation double avec des champignons arbusculaires mycorhiziens. La souche A a aussi démontré une résistance supérieure à la souche B lorsque cultivée dans des taux croissants de Pb dans le sol contaminé. Une identification moléculaire a placé sans ambiguïté la souche A dans le genre Brevibacillus. Nous montrons qu'il est important de sélectionner la souche bactérienne la plus tolérante et la plus efficiente pour une co-inoculation avec des champignons arbusculaires mycorhiziens afin de favoriser une symbiose efficace et ainsi stimuler la croissance végétale dans des conditions environnementales défavorables, tel qu'une contamination aux métaux lourds.Mots clés : symbiose arbusculaires mycorhizienne, sols pollués au Pb, bactéries favorisant la croissance des plantes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2003

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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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nrc/cjm/2003/00000049/00000010/art00002
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