The genetic diversity of rhizobia associated with Dalea purpurea Vent. in fragmented grasslands of west-central Minnesota

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Abstract

The increase in human population and the spread of agriculture over the past 150 years have transformed the landscape in west-central Minnesota into a mosaic of agricultural fields and urban land, leaving only remnants of the once dominant prairie ecosystem. Limited natural habitat in this fragmented landscape threatens the diversity and abundance of native legumes and could impact the size and function of associated belowground microbial populations. In this study, BOXA1R PCR and 16S rRNA gene sequence analyses were used to assess the genetic diversity of rhizobia associated with Dalea purpurea (Vent.) in nine prairie remnants ranging in size from 0.04 to 3.5 ha. The variation in soil properties was also determined. While 53 different genotypes of rhizobia were identified, four of these accounted for 84% of the 1029 rhizobia characterized using BOXA1R PCR. Representatives from three of the four dominant genotypes had a 16S rRNA gene sequence similar to that of Rhizobium gallicum, with two of these genotypes recovered at all sites. The fourth genotype was similar to that of Rhizobium etli and occurred with frequency at only two sites. Rhizobium genotype richness and site area were positively correlated. The implications of these results are discussed.

L‘augmentation de la population et le développement de l’agriculture au cours des 150 dernières années ont transformé le paysage du centre-ouest du Minnesota en une mosaïque de champs agricoles et de zones urbaines, et n’ont laissé que des traces de l’écosystème de prairie qui dominait auparavant. Le confinement de l’habitat naturel dans ce paysage fragmenté met en danger la diversité et l’abondance des légumineuses souches et pourrait avoir un impact sur la taille et la fonction de la population microbienne souterraine. Dans cette étude, des analyses PCR de BOXA1R et l’analyse de la séquence de gènes codant l’ARNr 16S ont été utilisés pour évaluer la diversité génétique des rhizobiums associés à Dalea purpurea(Vent.) dans neuf vestiges de prairies d’une taille allant de 0,04 à 3,5 ha. La variation des propriétés du sol a aussi été examinée. Alors que 53 génotypes différents de rhizobiums ont été identifiés, quatre d’entre eux constituaient 84% des 1029 rhizobiums caractérisés par PCR de BOXA1R. La séquence du gène codant l’ARNr16S de représentants de trois de ces quatre génotypes dominants était similaire à celle de Rhizobium gallicum, dont deux des génotypes ont été trouvés sur tous les sites. Le quatrième génotype était similaire à celui de Rhizobium etli et n’apparaissait fréquemment que sur deux sites seulement. La richesse du génotype de Rhizobium était corrélée avec certaines zones. Les implications de ces résultats sont discutées.

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