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Increased metabolic potential of Rhizobium spp. is associated with bacterial competitiveness

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Abstract:

Of 105 rhizobial isolates obtained from nodules of commonly cultivated legumes, we selected 19 strains on the basis of a high rate of symbiotic plant growth promotion. Individual strains within the species Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, R.leguminosarum bv. viciae, and Rhizobium etli displayed variation not only in plasmid sizes and numbers but also in the chromosomal 16S–23S internal transcribed spacer. The strains were tagged with gusA gene and their competitiveness was examined in relation to an indigenous population of rhizobia under greenhouse conditions. A group of 9 strains was thus isolated that were competitive in relation to native rhizobia in pot experiments. Nineteen selected competitive and uncompetitive strains were examined with respect to their ability to utilize various carbon and energy sources by means of commercial Biolog GN2 microplate test. The ability of the selected strains to metabolize a wide range of nutrients differed markedly and the competitive strains were able to utilize more carbon and energy sources than uncompetitive ones. A major difference concerned the utilization of amino and organic acids, which were metabolized by most of the competitive and only a few uncompetitive strains, whereas sugars and their derivatives were commonly utilized by both groups of strains. A statistically significant correlation between the ability to metabolize a broad range of substrates and nodulation competitiveness was found, indicating that metabolic properties may be an essential trait in determining the competitiveness of rhizobia.

Nous avons sélectionné à partir de 105 isolats de rhizobiens obtenus de nodules de légumineuses cultivées couramment, 19 souches stimulant la croissance végétale symbiotique. Les souches individuelles appartenant aux espèces Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, R.leguminosarum bv. viciae, et Rhizobium etli présentaient des variations non seulement dans la taille et le nombre des plasmides, mais aussi dans la taille de l’espaceur interne chromosomique transcrit 16S–23S. Les souches ont été étiquetées avec le gène gusA et leur compétitivité a été examinée par rapport à une population indigène de rhizobiums en conditions de serre. Un groupe de 9 souches qui étaient compétitives par rapport aux rhizobiums sauvages lors d’expériences en pot a été isolé. Dix-neuf souches compétitives et non compétitives sélectionnées ont été examinées relativement à leur capacité d’utiliser différentes sources de carbone et d’énergie, à l’aide de la trousse commerciale Biolog GN2 en microplaques. La capacité des souches sélectionnées à métaboliser un large éventail de nutriments différait de façon marquée et les souches compétitives étaient capables d’utiliser un plus grand nombre de sources de carbone et d’énergie que les souches non compétitives. Les différences majeures impliquaient l’utilisation d’acides organiques et d’acides aminés qui étaient métabolisés par la plupart des souches compétitives et par quelques souches non compétitives, alors que les sucres et leurs dérivés étaient utilisés couramment par les deux types de souches. Une corrélation statistiquement significative entre la capacité à métaboliser un large spectre de substrats et la compétitivité pour la nodulation a été trouvée, indiquant que les propriétés métaboliques peuvent être un trait essentiel dans la détermination de la compétitivité des rhizobiums.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2007

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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/2007/00000053/00000008/art00004
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