Genotypic Analysis of Nodule Bacteria Nodulating Soybean in Ukraine Soils

Abstract

Background. Distribution of root nodule bacteria of soybean in soils of Ukraine is the result of intensive cultivation of soybeans over the last 20 years. During the observation the structure of soybean rhizobia populations for the first time we have determined the strains which significantly differ in phenotypic properties from typical slow-growing bacteria of B. japonicum species previously described. These strains are characterized by high speed growth and we tentatively called them “stains with intensive growth”. The aim of our work was to investigate the genotypic properties of microsymbionts of soybeans with different rates of growth spreading in soils of Ukraine. Materials and methods. The 16S rRNA gene and intergenic 16S-23S rRNA region of six strains - typical representatives of soybean nodule bacteria with slow- and intensive growth-rates was carried out. The strains were picked up from different Ukrainian soils. Results. Analysis of the 16S rRNA nucleotide sequences showed the 100% similarity of slow-growing strains to B. japonicum USDA 6T and USDA 4 ones. This analysis proved propinquity of strains with intensive growth to the strain B. japonicum USDA 127 (USDA 123 group). Representatives of this group possessed increased saprophytic competence so as the examined strains. With use of restriction analysis of ITS intergenic region soybean rhizobia were divided among two ITS types: 1st ITS type - strains with intensive growth, 2nd ITS type - slow- growing strains. According to results of ITS-region sequencing soybean rhizobia form 3 reliably different clusters: two of which include slow-growing strains (group USDA 6 and USDA 4), and a third include soybean microsymbionts with intensive growth (USDA 123 group). Conclusion. On the basis of phenotypic and genotypic (16S rRNA and 16S-23S rRNA) analysis all of the investigated soybean strains of root nodule bacteria were related to the Bradyrhizobium japonicum species. The division of strains by the structure of the ITS-region into two genotypes corresponds to the division of strains into two physiological groups: the strains of an intense and slow growth.

Phenotypic and Genotypic Properties of Bradyrhizobia Nodulating Leguminous Plants of the Glycine, Vigna and Lupinus Genera

“…Earlier among their representatives we identified strains that are characterized by increased growth rate and conventionally called "strains with intensive growth". These strains have a set of characteristic features and differ from the typical slow-growing soybean rhizobia by morphological, cultural, physiological, chemotaxonomic and genetic properties [20,21]. It is believed that lupine microsymbionts in Ukrainian soils can be rhizobia of the B. lupini species.…”

Formation of the Nitrogen-Fixing Potential and Productivity of Soybean Varieties Selected at the Institute of Feeds and Agriculture of Podillia of NAAS

“…Проведені в останні десятиліття в Україні дослідження показали, що ґрунтові популяції ризобій різняться за щільністю та якісним складом і є досить гетерогенними. У результаті аналізу морфолого-культуральних, фізіолого-біохімічних та генетичних властивостей штамів ризобій сої, виділених із ґрунтів різних регіонів України, виявлені бульбочкові бактерії [1,23,24], які істотно відрізняються від типових повільнорослих симбіонтів сої виду Bradyrhizobium japonicum, описаних раніше [25]. Виділені штами характеризуються підвищеною швидкістю росту і були умовно названі «штамами з інтенсивним ростом».…”

Survival of Bradyrhizobium japonicum Strains in Soil at their Introduction into Soybean Agrocenosis

“…Раніше нами було показано, що популяції бульбочкових бактерій сої в ґрунтах України представлені двома групами штамів: із повільним та інтенсивним ростом, які суттєво розрізняються за фенотиповими та генотиповими властивостями [7,8]. Методом аналітичної селекції отримано нові високоефективні штами ризобій сої з повільним та інтенсивним ростом, які використовуються як біоагенти препаратів для сої.…”