Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector579110.17816/ecogen10250-63ArticlesСтатьиResearch ArticleThe new taxonomic marker of nodulation bacteria of Rhizobium genus and its evolutionНОВЫЙ ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ МАРКЕР КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ РОДА RHIZOBIUM И ЕГО ЭВОЛЮЦИЯZotovVasily SЗотовВасилий Сергеевичadni83@yandex.ruPuninaNatalia VПунинаНаталия Владимировнаhin-enkelte@yandex.ruKhapchaevaSofia AХапчаеваСофия Арсеновнаhapchaeva90@mail.ruDidovichSvetlana VДидовичСветлана Витальевнаsv-alex.68@mail.ruMelnichukTatyana NМельничукТатьяна Николаевнаmelnichuktn@ukr.netTopunovAleksey FТопуновАлексей Фёдоровичaftopunov@yandex.ruA.N. Bach Institute of Biochemistry RAS, Moscow, RFИнститут биохимии им. А.Н. Баха РАН, Москва, РФResearch Centre for Medical Genetics, Moscow, RFМедико-генетический научный центр, Москва, РФInstitute of Agriculture of Crimea of National Academy of Agriculture Sciences of Ukraine, Simferopol, UkraineИнститут сельского хозяйства Крыма  Национальной академии аграрных наук Украины, Симферополь, Украина15062012102VOL 10, NO2 (2012)ТОМ 10, №2 (2012)506318112016Copyright ©; 2012, Zotov V.S., Punina N.V., Khapchaeva S.A., Didovich S.V., Melnichuk T.N., Topunov A.F.Copyright ©; 2012, Зотов В.С., Пунина Н.В., Хапчаева С.А., Дидович С.В., Мельничук Т.Н., Топунов А.Ф.2012Zotov V.S., Punina N.V., Khapchaeva S.A., Didovich S.V., Melnichuk T.N., Topunov A.F.Зотов В.С., Пунина Н.В., Хапчаева С.А., Дидович С.В., Мельничук Т.Н., Топунов А.Ф.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/5791

The new taxonomic marker (hin-region) has been proposed, which gives possibility for Rhizobium bacteria study on “species — group of strains” level. Using this marker the groups of Rhizobium strains were determined, which could not be distinguished with other methods, and these results correlated with evolutionary similarity of the bacteria. The developed approach for creating marker systems allows to carry out effective inventory of inter- and intraspecies genetic diversity of nodulating bacteria and to evaluate perspectives of their use in agriculture. The proposed marker system was used for description of Rhizobium bacteria samples isolated from various ecological-geographical regions of Ukraine.

Предложен новый таксономический маркер (hin- регион), позволяющий изучать разнообразие представителей рода Rhizobium на уровне вида - группы штаммов. С его помощью были выделены группы штаммов Rhizobium, которые невозможно было детектировать другими методами, что коррелировало с эволюционной близостью бактерий. Разработанный подход к созданию маркерных систем позволяет эффективно описывать внутри- и межвидовое генетическое разнообразие клубеньковых бактерий и давать их оценку на перспективность использования в сельскохозяйственной практике. С помощью предложенной маркерной системы описаны изоляты бактерий рода Rhizobium, выделенные из различных эколого-географических зон Украины.

SAAFLPRHIZOBIUMФИЛОГЕНИЯТАКСОНОМИЯДЕТЕКЦИЯРАЗНООБРАЗИЕHIN- РЕГИОН ПЦРПЦР-RFLP16S РИБОСОМАЛЬНАЯ РНК16S-23S РИБОСОМАЛЬНАЯ РНКВозняковская Ю. М., Попова Ж. П. 1985. Методические указания по идентификации неспоровых бактерий, доминирующих в ризосфере растений. Л.: ВНИИСХМ. 48 с.Дiдович С. В., Толкачов М. З., Бутвiна О. Ю. 2008. Ефективнiсть симбiотичної азотфiксацiї в агроценозах України//Сiльськогосподарська мiкробiологiя. Мiжвiдомчий тематичний наук. зб. IСГМ УААН. Чернiгiв. Вип. 8. С. 117-125.Зотов В. С., Пунина Н. В., Топунов А. Ф. Способ идентификации и дифференциаци и прокариотических организмов. Заявка на патент. Рег. № 2011135461 от 25.08.2011.Космачевская О. В., Топунов А. 2009. Гемоглобины -разнообразие структур и функций//Прикл. биохимия и микробиология. Т.45, № 6. С. 627-653.Методы почвенной микробиологии и биохимии./Под ред. Звягинцева Д. Г. -М.: изд-во МГУ, 1991. 303 с.Новикова Н. И. 1996. Современные представления о филогении и систематике клубеньковых бактерий//Микробиология, Т. 65, № 4. С. 437-450.Определитель бактерий Берджи/Под ред. Хоулта Дж., Крига Н., Снита П.; перевод с англ., в 2 т. М.: Мир, 1997. 1232 с.Топунов А. Ф., Петрова Н. Э. 2001. Гемоглобины: эволюция, распространение и гетерогенность//Успехи биологической химии Т. 41, С. 199-228.Altschul S. F., Gish W., Miller W. et al. 1990. Basic local alignment search tool//J. Mol. Biol. Vol. 215. P. 403-410.Amarger N., Macheret V., Laguerre G. 1997. Rhizobium gallicum sp. nov. and Rhizobium giardinii sp. nov., from Phaseolus vulgaris Nodules//Int. J. Syst. Bacteriol. Vol. 47, No. 4. P. 996-1006.Beringer J. E. 1974. R1 transfer in Rhizobium leguminosamm//J. Gen. Microbiol. 84:188-198.Eardly B. D., Nour S. M., van Berkum P., Selander R. K. 2005. Rhizobial 16S rRNA and dnaK genes: mosaicism and the uncertain phylogenetic placement of Rhizobium galegae//App. and Env. Mic. Vol. 71. No. 3. P. 1328-1335.Frank B. 1889. Ueber die Pilzsymbiose der Leguminosen//Ber Deut. Bot. Ges. Vol. 7. P. 332-346.Gaunt M. W., Turner S. L., Rigottier-Gois L. et al, 2001. Phylogenies of atpD and recA support the small subunit rRNA-based classification of rhizobia//Int.J. Syst. Evol. Microbiol. Vol. 51. P. 2037-2048. 15. Gürtler V. and Stanisich V. A. 1996. New approaches to typing and identification of bacteria using the 16S‑23S rDNA spacer region//Microbiology. Vol. 142. P. 3-16.Hall T. A. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT//Nucl. Acids. Symp. Ser. Vol. 41. P. 95-98.Jahn D., Verkamp E., Söll D. 1992. Glutamyltransfer RNA: a precursor of heme and chlorophyll biosynthesis//Trends. Biochem. Sci. Vol. 17 (6). P. 215-223.Kimura M. A. 1980. A simple method for estimating evolutionary rate at base substitudions through comparative studies of nucleotide sequences//J. Mol. Evol. Vol. 16. P. 111-120.Kumar S., Tamura K., Nei M. 2004. MEGA3: Integrated software for Molecular Evolutionary Genetics Analysis and sequence alignment//Briefings in Bioinformatics. Vol. 5. P. 150-163.Kwon S.-W., Park J.-Y., Kim J.-S. at al. 2005. Phylogenetic analysis of the genera Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium and Sinorhizobium on the basis of 16S rRNA gene and internally transcribed spacer region sequences//Int. J. Syst. Evol. Microbiol. Vol. 55. P. 263-270.Laguerre G., Mavingui P., Allard M.-R. et al. 1996. Typing of Rhizobia by PCR DNA Fingerprinting and PCR-RFLP Analysis of Chromosomal and Symbiotic Gene Regions: Application to Rhizobium leguminosarum and Its Different Biovars//App. and Env. Microbiol. Vol. 62. P. 2029-2036.Lindstrom K. 1989. Rhizobium galegae, a new species of legume root nodule bacteria//Int. J. Syst. Evol. Microbiol. Vol. 39. No. 3. P. 365-367.Martinez E. 1994. Recent developments in Rhizobium genome//Plant and Soil, Vol. 161. P. 11-20.Martínez-Romero E., Caballero-Mellado J. 1996. Rhizobium phylogenies and bacterial genetic diversity//Critical Rev. Plant Sci. Vol. 15. P. 113-140.Nei M., Kumar S. 2000. Molecular evolution and phylogenetics. New York: Oxford University Press. P. 336.Normand P., Cournoyer B., Nazaret S., Simonet P. 1992. Analysis of a ribosomal operon in the actinomycete Frankia//Gene. Vol. 111. P. 119-124.Palmer K. M., Young J. P. W. 2000. Higher Diversity of R. leguminosarum bv. viciae Populations in Arable Soils than in Grass Soils//App. and Env. Microbiol. Vol. 66. P. 2445-2450.Reese M. G. 2001. Application of a time-delay neural network to promoter annotation in the Drosophila melanogaster genome//Computers & Chemistry. Vol. 26 (1). P. 51-56.Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями/Под ред. Спайнка Г., Кондороши А., Хукаса П. Пер. с англ. СПб.: Бионт, 2002. 558 с.Sanger F., Air G. M., Barrell B. G. et al. 1977. Nucleotide sequence of bacteriophage phi X174 DNA//Nature. Vol. 265. P. 687-695.Segovia L., Young J. P. W., Martinez-Romero E. 1993. Reclassification of American Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli type I strains in a new species, Rhizobium etli sp. nov//Int. J. Sys. Bacteriol. Vol. 43. P. 374-377.Sullivan J. T., Patrick H. N., Lowther W. L., Scott D. B., Ronson C. W. 1995. Nodulating strains of Rhizobium loti arise through chromosomal and symbiotic gene transfer in the environment//Proc. Natl. Acad. Sci. Vol. 92. P. 8995-8999.Sullivan J. T., Ronson C. W. 1998. Evolution of rhizobia by acquisition of a 500‑kb symbiosis island that integrates into a phe-tRNA gene//Proc. Natl. Acad. Sci. Vol. 95. P. 5145-5149.Suominen L., Roos C., Lortet G. et al., 2001. Identification and structure of the Rhizobium galegae common nodulation genes: evidence for horizontal gene transfer//Mol. Biol. Evol. Vol. 18. P. 907-916.Terefework Z., Kaijalainen S., Lindström K. 2001. AFLP fingerprinting as a tool to study the genetic diversity of Rhizobium galegae isolated from Galega orientalis and Galega officinalis//J. Biotechnol. Vol. 91. P. 169-180.Terefework Z., Nick G., Suomalainen S., Padin L. 1998. Phylogeny of Rhizobiurn galegae with respect to other rhizobia and agrobacteria//Int. J. of Syst. Bacteriology. Vol. 48. P. 349-356.Thompson J. D., Higgins D. G., Gibson T. J. 1994. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position specific gap penalties and weight matrix choice//Nuc. Ac. Res. Vol. 22. P. 4673-4680.Vandamme P., Pot B., Gillis M. et al., 1996. Polyphasic taxonomy, a consensus approach to bacterial systematics//Microbiol. Rev. Vol. 60. P. 407-438.Vessey J. K., Chemining'wa G. N. 2006. The genetic diversity of Rhizobium leguminosarum bv. viciae in cultivated soils of the eastern Canadian prairie//Soil Biolog y and Biochemistr y. Vol. 38. P. 153-163.Vinuesa P., Rojas-Jiménez K., Contreras-Moreira B. et al., 2008. Multilocus sequence analysis for assessment of the biogeography and evolutionary genetics of four Bradyrhizobium species that nodulate soybeans on the Asiatic continent//App. and Env. Mic. Vol. 74. P. 6987-6996.Weisburg W. G., Barns S. M., Pelletier D. A., Lane D. J. 1991. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study//J. Bacteriol. Vol. 173. P. 697-703.Wernegreen J. J., Harding E. E., Riley M. A. 1997. Rhizobium gone native: unexpected plasmid stability of indigenous Rhizobium leguminosarum//Proc. Natl. Acad. Sci. Vol. 94. P. 5483-5488.Zotov V. S., Punina N. V., Ignatov A. N. et al. 2010. Elaboration and use of new approach to species and strain identification of phytopatological and nitrogenfixing bacteria//Adaptation to Climate Change in the Baltic Sea Region: Contributions from Plant and Microbial Biotechnology. Program and Abstracts, Finland, P. 87.