Филогенетический анализ штаммов рода Rhizobium, выделенных из клубеньков Vavilovia formosa (Stev.) Fed. | Phylogenetic analysis of Rhizobium strains, isolated from nodules of Vavilovia formosa (Stev.) Fed.

Russian. В горах Армении, Дагестана и Северной Осетии были найдены и собраны образцы эндемичного бобового растения Vavilovia formosa (Stev.) Fed. с клубеньками, из которых впоследствии получены изоляты клубеньковых бактерий (ризобий). Были выбрали 19 штаммов быстрорастущих ризобий, выделенных из клубеньков 10 растений, чтобы определить их видовую принадлежность, выявить географическую изоляцию, а также охарактеризовать генетическую обособленность выделенных штаммов по отношению к ризобиям, имеющим других растений-хозяев из трибы Fabeae. Были просеквенированы один из фрагментов ITS (internally transcribed spacer) длиной 1000-1300 п.н. и фрагмент гена nodA длиной 666 п.н., а также проведен скрининг штаммов на наличие гена nodX, контролирующего хозяйскую специфичность ризобий. Выявлено, что все изученные штаммы принадлежат к виду Rhizobium leguminosarum (биовар viciae). ITS-дендрограмма выявила относительно высокую гетерогенность внутри группы изолятов, однако на nodA-дендрограмме они, напротив, формировали очень компактную группу. Вероятно, ген nodA, сцепленный с генами хозяйской специфичности у ризобий, может активно переноситься в популяциях R. leguminosarum, обеспечивая свободное комбинирование специфичности к вавиловии с различными вариантами бактериальной хромосомы. Сравнение генетических расстояний по ITS для изолятов из 3 регионов указывает на дивергенцию микросимбионтов вавиловии, связанную с географической изоляцией. Данные по генетическим расстояниям для гена nodA, а также присутствие гена nodX у всех изученных штаммов R. leguminosarum указывают на наличие хозяйской обособленности изученных штаммов внутри биовара viciae. Полученные корреляции происхождения штаммов со структурой гена nodA отражают наличие высокоспецифичных взаимодействий каждой группы штаммов R. leguminosarum со своими растениями-хозяевами, тогда как корреляции со структурой локуса ITS свидетельствуют об адаптации ризобий к почвенной среде обитания.

English. Three expeditions to the mountain regions of Armenia, Dagestan and North Ossetia succeeded in finding and collecting plants of Vavilovia formosa (Stev.) Fed. with its nodules, from which rhizobia isolates were obtained later. It was chosen nineteen fast-growing isolates, derived from ten plants' nodules, to identify their species affiliation, to trace geographical isolation and also to try to track down its genetic differences from rhizobia, which nodulate other plants of tribe Fabeae. To make this we sequenced internally transcribed spacer (ITS) fragment and nodA gene, and made screening of the isolates for the presence of nodX gene, which controls rhizobia host specificity. Results of ITS sequencing showed that all strains involved in the analysis belong to R. leguminosarum (bv. viciae) species. ITS-dendrogram shows relatively high heterogeneity of isolates, but on nodA-dendrogram they form a very compact group. Probably, nodA gene, chained with the genes of host specificity, can be easily transferred within the populations of R. leguminosarum, providing unlimited combinations of specificity to vavilovia with different variants of bacterial chromosome. Comparison of genetic distances based on ITS-sequences for the isolates derived from three regions shows tendency to geographic isolation between them. Data on nodA-based genetic distances along with the presence of nodX gene in the genomes of all R. leguminosarum strains in this study point out the presence of its host specificity within biovar viciae. It seems that correlation between strain origin and the genetic structure of nodA reflects presence of highly specific interactions among each group of R. leguminosarum strains with their plant-hosts, whereas correlations with the structure of ITS-loci reflect rhizobia adaptation to soil environment.