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Low genetic diversity among Frankia spp. strains nodulating sympatric populations of actinorhizal species of Rosaceae, Ceanothus (Rhamnaceae) and Datisca glomerata (Datiscaceae) west of the Sierra Nevada (California)

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Abstract:

Frankia spp. strains typically induce N2-fixing root nodules on actinorhizal plants. The majority of host plant taxa associated with the uncultured Group 1 Frankia strains, i.e., Ceanothus of the Rhamnaceae, Datisca glomerata (Datiscaceae), and all actinorhizal members of the Rosaceae except Dryas, are found in California. A study was conducted to determine the distribution of Frankia strains among root nodules collected from both sympatric and solitary stands of hosts. Three DNA regions were examined, the 5' end of the 16S rRNA gene, the internal transcribed spacer region between the 16S and 23S rRNA genes, and a portion of the glutamine synthetase gene (glnA). The results suggest that a narrow range of Group 1 Frankia spp. strains dominate in root nodules collected over a large area of California west of the Sierra Nevada crest with no apparent host-specificity. Comparisons with Group 2 Frankia strain diversity from Alnus and Myrica within the study range suggest that the observed low diversity is peculiar to Group 1 Frankia strains only. Factors that may account for the observed lack of genetic variability and host specificity include strain dominance over a large geographical area, current environmental selection, and (or) a past evolutionary bottleneck.Key words: actinorhizal Rosaceae, Ceanothus, Frankia, Datisca, strain diversity.

Les souches de Frankia induisent typiquement des nodules fixateurs d'azote sur les racines des plantes actinorhiziennes. La majorité des taxons de plantes hôtes associées avec les souches de Frankia du groupe 1 non cultivées est retrouvée en Californie ; i.e. Ceanothus chez les Rhamnacées, Datisca glomerata (Dasticacées) et tous les membres actinorhiziens des Rosacées, à l'exception de Dryas. Une étude a été entreprise afin de déterminer la distribution des souches de Frankia parmi les nodules recueillis de racines d'hôtes solitaires ou sympatriques. Trois régions d'ADN ont été examinées ; i.e. l'extrémité 5' du gène de l'ARNr 16S, la région interne traduite de l'espaceur (ITS) localisé entre les gènes des ARNr 16S et 23S, ainsi qu'une portion du gène codant la glutamine synthase (glnA). Les résultats suggèrent qu'un nombre limité d'espèces de Frankia du groupe 1 domine dans les nodules recueillis sur un vaste territoire de la Californie, à l'ouest de la Sierra Nevada, sans apparente spécificité pour l'hôte. En comparaison avec les souches de Frankia du groupe 2 trouvées sur Alnus et Myrica à l'échelle de notre étude, il apparaît que la faible diversité observée est particulière aux souches de Frankia du groupe 1. Les facteurs qui peuvent expliquer le manque de variabilité génétique et de spécificité pour l'hôte incluent la dominance d'espèce sur un vaste territoire géographique, la sélection environnementale courante et/ou une pression évolutive ancestrale.Mots clés : Rosacées actinorhiziennes, Ceanothus, Frankia, Datisca, diversité d'espèces.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2004

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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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