Генетическое разнообразие ризобиальных эндофитов из клубеньков остролодочника Чекановского (Oxytropis czekanowskii Jurtz.), произрастающего в г. Норильске.
- Авторы: Сексте Э.А.1, Сазанова А.Л.2, Кузнецова И.Г.1, Гуро П.В.1, Тихомирова Н.Ю.1, Поспелов И.Н.3, Алехина И.А.4, Белимов А.А.5, Сафронова В.И.5, Карлов Д.С.5
-
Учреждения:
- ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (ФГБНУ ВНИИСХМ)
- Институт проблем экологии и эволюции им А.Н. Северцова
- Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
- ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»
- Раздел: Генетические основы эволюции экосистем
- Статья получена: 07.03.2025
- Статья одобрена: 05.05.2025
- Статья опубликована: 30.06.2025
- URL: https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/676813
- DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen676813
- ID: 676813
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Бобовые растения могут играть важнейшую роль при формировании высокопродуктивных пастбищных фитоценозов и обладают значительным потенциалом для интродукции в арктических регионах РФ с целью устойчивого развития северного животноводства. Одним из ключевых свойств бобовых является формирование взаимовыгодного азотфиксирующего симбиоза с клубеньковыми бактериями (ризобиями), что способствует фиксации атмосферного азота и обеспечивает растения доступными азотистыми соединениями, тем самым, увеличивая продуктивность фито- и агроценозов. Остролодочник Чекановского (Oxytropis czekanowskii Jurtz.) - редкий субэндемичный вид многолетнего бобового растения, произрастающего в Якутии и на Таймыре. Цель работы состояла в создании коллекции и изучении таксономического биоразнообразия бактериальных эндофитов из порядка Hyphomicrobiales, выделенных из клубеньков дикорастущего многолетнего растения O. czekanowskii, произрастающего в г. Норильске (Красноярский край). Ризобиальные штаммы были выделены из корневых клубеньков растений по стандартной методике с использованием маннито-дрожжевой питательной среды YMA после стерилизации клубеньков в течение 1 мин в 96 % этаноле. Таксономическое положение изолятов изучали с помощью секвенирования и филогенетического анализа последовательностей 16S рДНК и ITS-региона. Показано большое генетическое разнообразие изолятов, отнесенных к шести родам и четырем семействам порядка Hyphomicrobiales: Mesorhizobium (сем. Phyllobacteriaceae), Neorhizobium, Pararhizobium и Agrobacterium (сем. Rhizobiaceae), Bosea (сем. Boseaceae) и Tardiphaga (сем. Bradyrhizobiaceae). На основании анализа генов 16S рРНК и ITS-региона изоляты P10/4-1 и P10/5-2 были отнесены к виду Neorhizobium vignae, изоляты P10/1-1 и P10/5-1 - к виду Pararhizobium herbae, тогда как изолят P10/3-1 был идентифицирован как Mesorhizobium qingshengii. При этом штаммы Bosea sp. P10/2-3, P10/1-3 и P10/4-4, показавшие низкий уровень сходства с ближайшим типовым штаммом, потенциально могут быть отнесены к новому виду микроорганизмов. Таким образом, дикорастущие северные бобовые являются уникальным источником ценных генетических ресурсов клубеньковых и эндофитных бактерий, перспективных при создании высокопродуктивных многолетних пастбищных и сенокосных злаково-бобовых фитоценозов в экстремальных почвенно-климатических условиях Арктики.
Полный текст

Об авторах
Эдгар Артурович Сексте
ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственноймикробиологии
Email: sekste_edgar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9753-8303
SPIN-код: 3761-0525
Россия
Анна Львовна Сазанова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (ФГБНУ ВНИИСХМ)
Автор, ответственный за переписку.
Email: al.sazanova@arriam.ru
ORCID iD: 0000-0002-4808-320X
Россия
Ирина Геннадьевна Кузнецова
ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственноймикробиологии
Email: ig.kuznetsova@arriam.ru
ORCID iD: 0000-0003-0260-7677
SPIN-код: 8243-4870
Россия
Полина Витальевна Гуро
ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственноймикробиологии
Email: guro.pv@arriam.ru
ORCID iD: 0000-0001-5754-6926
SPIN-код: 3927-5889
Россия
Нина Юрьевна Тихомирова
ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственноймикробиологии
Email: ny.tikhomirova@arriam.ru
ORCID iD: 0000-0001-8530-6698
Россия
Игорь Николаевич Поспелов
Институт проблем экологии и эволюции им А.Н. Северцова
Email: pleuropogon@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9564-5589
SPIN-код: 7455-4750
Россия
Ирина Александровна Алехина
Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Email: alekhina@aari.ru
ORCID iD: 0000-0001-9820-8675
SPIN-код: 5000-0501
Россия
Андрей Алексеевич Белимов
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»
Email: belimov@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-9936-8678
SPIN-код: 5630-5537
д-р биол. наук, заведующий лабораторией ризосферной микрофлоры
Россия, 196608, г. Санкт-Петербург, Пушкин 8, ш. Подбельского, д.3Вера Игоревна Сафронова
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»
Email: v.safronova@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-4510-1772
канд. биол. наук, заведующая ведомственной коллекцией полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения
Россия, 196608, г. Санкт-Петербург, Пушкин 8, ш. Подбельского, д.3Денис Сергеевич Карлов
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»
Email: makondo07@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9030-8820
SPIN-код: 8355-8091
ResearcherId: E-2552-2014
канд. биол. наук, младший научный сотрудник ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения
Россия, 196608, г. Санкт-Петербург, Пушкин 8, ш. Подбельского, д.3Список литературы
- Tikhonovich IA, Provorov NA. Symbioses plants and microorganisms: molecular genetics of the future agricultural systems. SPb: St. Petersburg University Press; 2009. ISBN 978-5-288-04883-8 EDN: QKSPJB
- Malyshev LI. Diversity of the genus Oxytropis in Asian Russia. Turczaninowia. 2008;11(3):5-141. EDN: JVHFQV
- Yurtsev BA. Oxytropis. Arctic flora of the USSR. 1986;9(2):61-146. (In Russ.)
- Pospelova EB, Pospelov IN. Vascular flora of Taimyr Peninsula and neighboring territories. Part 1. The annotated list of flora and its general analysis. Moscow: KMK Scientific Press Ltd; 2007. ISBN: 978-5-87317-424-9 EDN: QKQQUB
- Larin IV, editor. Forage plants of hayfields and pastures of the USSR. Т.2. Dicotyledons (Chlorantaceae – Legumes). L: Selkhozgiz; 1951. 948 p. (In Russ.)
- Rosenfeld SB. Nutrition of brant geese and geese in the Russian Arctic. Moscow: KMK Scientific Press Ltd; 2009. ISBN: 978-5-87317-592-5 EDN: QLAOTJ
- Rosenfeld SB, Gruzdev AR, Sipko TP, Tikhonov AN. Trophic relationships of musk ox (Ovibos moschatus) and reindeer (Rangifer tarandus) on Wrangel island. Russian Journal of Zoology. 2012; 91(4):503-512. EDN: OWXFOV
- Khantimer IS. Agricultural development of tundra regions. Tolmatchev AI, Brattsev LA, editors. Leningrad: “Nauka”; 1974. 226 p.
- Sevastyanov DV, Isachenko TE, Guk EN, Norilsk region: from the peculiarities of nature to the practice of development. Vestnik of St. Petersburg University. EarthSciences. 2014; 3:82-84. EDN: SJIUQN
- Savchenko VA., Novitsky MA. Modern Climate of Norilsk. M: IPF “GART”, 2003. 168 p.
- Laguerre G, van Berkum P, Amarger N, Prevost D. Genetic diversity of rhizobial symbionts isolated from legume species within the genera Astragalus, Oxytropis, and Onobrychis. Appl Environ Microbiol. 1997;63(12):4748-4758. doi: 10.1128/AEM.63.12.4748-4758.1997 EDN: YAWZMF
- Ampomah OY, Mousavi SA, Lindstrom K, Huss-Danell K. Diverse Mesorhizobium bacteria nodulate native Astragalus and Oxytropis in arctic and subarctic areas in Eurasia. Syst Appl microbiol. 2017;40(1):51-58. doi: 10.1016/j.syapm.2016.11.004
- Safronova VI, Guro PV, Sazanova AL, Kuznetsova IG, Belimov AA, Yakubov VV, Chirak ER, Afonin AМ, Gogolev YV, Andronov EE, Tikhonovich IA. Rhizobial microsymbionts of Kamchatka Oxytropis species possess genes of the Type III and VI secretion systems, which can affect the development of symbiosis. MPMI. 2020;33(10):1232-1241. doi: 10.1094/MPMI-05-20-0114-R EDN: FXKRCZ
- Andrews M, Andrews ME. Specificity in Legume-Rhizobia symbioses. Int J Mol Sci. 2017;18(4):705-744. doi: 10.3390/ijms18040705
- Novikova N, Safronova V. Transconjugants of Agrobac¬terium radiobacter harbouring sym genes of Rhizobium galegae can form an effective symbiosis with Medica¬go sativa. FEMS Microbiol Lett. 1992;72(3):261-268. doi: 10.1111/j.1574-6968.1992.tb05107.x
- Weisburg WG, Barns SM, Pelletier DA, Lane DJ. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. J Bacteriol. 1991:173(2):697-703. doi: 10.1128/jb.173.2.697-703.1991
- Normand P, Ponsonnet C, Nesme X, Neyra M, Simonet P, ITS analysis of prokaryotes. In: Akkermans ADL, van Elsas JD, de Bruijn FJ, editors. Molecular microbial ecology manual. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publishers; 1996. doi: 10.1007/978-94-009-0215-2
- Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol Biol Evol. 2011;28(10):2731-2739. doi: 10.1093/molbev/msr121
- Ren DW, Chen WF, Sui XH, Wang ET, Chen WX. Rhizobium vignae sp. nov., a symbiotic bacterium isolated from multiple legume species. Int J Syst Evol Microbiol. 2011;61(Pt 3):580-586. doi: 10.1099/ijs.0.023143-0
- Liu Y, Yi Z, Zeng R. Draft Genome Sequence of a Symbiotic Bacterium, Rhizobium vignae CCBAU 05176T. Genome Announc. 2014;2(4):e00657-14. doi: 10.1128/genomeA.00657-14
- Ren DW, Wang ET, Chen WF, Sui XH, Zhang XX, Liu HC, Chen WX. Rhizobium herbae sp. nov. and Rhizobium giardinii-related bacteria, minor microsymbionts of various wild legumes in China. Int J Syst Evol Microbiol. 2011;61(Pt8):1912-1920. doi: 10.1099/ijs.0.024943-0
- Mousavi SA, Österman J, Wahlberg N, Nesme X, Lavire C, Vial L, Paulin L, de Lajudie P, Lindström K. Phylogeny of the Rhizobium-Allorhizobium-Agrobacterium clade supports the delineation of Neorhizobium gen. nov. Syst Appl Microbiol. 2014;37(3):208-215. doi: 10.1016/j.syapm.2013.12.007
- Mousavi SA, Willems A, Nesme X, de Lajudie P, Lindström K. Revised phylogeny of Rhizobiaceae: proposal of the delineation of Pararhizobium gen. nov., and 13 new species combinations. Syst Appl Microbiol. 2015;38(2):84-90. doi: 10.1016/j.syapm.2014.12.003
- Sui X, Han L, Wang E, Jiang F, Liu Y, Chen W. Novel associations between rhizobial populations and legume species within the genera Lathyrus and Oxytropis grown in the temperate region of China. Sci China C Life Sci. 2009;52(2):182-92. doi: 10.1007/s11427-008-0132-7
- Zheng WT, Li Y, Wang R, Sui XH, Zhang XX, Zhang JJ, Wang ET, Chen WX. Mesorhizobium qingshengii sp. nov., isolated from effective nodules of Astragalus sinicus. Int J Syst Evol Microbiol. 2013;63(Pt 6):2002-2007. doi: 10.1099/ijs.0.044362-0.
- El Idrissi MM, Kaddouri K, Bouhnik O, Lamrabet M, Alami S, Abdelmoumen H. Chapter 6 - Conventional and unconventional symbiotic nitrogen fixing bacteria associated with legumes. In: Dharumadurai D, editor. Developments in Applied Microbiology and Biotechnology, Microbial Symbionts. Academic Press; 2023. P:75-109. doi: 10.1016/B978-0-323-99334-0.00038-4
- Pulido-Suárez L, Flores-Félix J D, Socas-Pérez N, Igual J M, Velázquez E, Péix Á, León-Barrios M. Endophytic Bosea spartocytisi sp. nov. Coexists with rhizobia in root nodules of Spartocytisus supranubius growing in soils of Teide National Park (Canary Islands). Syst Appl Microbiol. 2022:45(6):126374. 10.1016/j.syapm.2022.126374 EDN: OWFDTN
- De Meyer SE., De Beuf K, Vekeman B, Willems A. A large diversity of non-rhizobial endophytes found in legume root nodules in Flanders (Belgium). Soil Biol. Biochem. 2015;83: 1-11. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.01.002 EDN: USLTCJ
- Safronova VI, Kuznetsova IG, Sazanova AL, Kimeklis AK, Belimov AA, Andronov EE., Pinaev AG, Pukhaev AR, Popov KP, Akopian JA., Willems A, Tikhonovich IA. Extra slow-growing Tardiphaga strains isolated from nodules of Vavilovia Formosa (Stev.) Fed. Archives of Microbiology. 2015;197(7):889-898. doi: 10.1007/s00203-015-1122-3 EDN: UOJHBN
- Sazanova AL, Safronova VI, Kuznetsova IG, Karlov DS, Belimov AA, Andronov EE, Chirak ER, Popova JP, Verkhozina AV, Willems A, Tikhonovich IA. Bosea caraganae sp. nov., a new species of slow-growing bacteria isolated from root nodules of the relict species Caragana jubata (Pall.) Poir. originating from Mongolia, Int J Syst Evol Microbiol. 2019;69:2687-2695. doi: 10.1099/ijsem.0.003509 EDN: GDNBAD
Дополнительные файлы
