Study of the genetic diversity and symbiotic efficiency of microsymbionts isolated from Lathyrus palustris L. and Vicia cracca L. growing in Arctic Yakutia | Генетическое разнообразие и симбиотическая эффективность микросимбионтов чины болотной (Lathyrus palustris L.) и горошка мышиного (Vicia cracca L.), произрастающих в Арктической Якутии

Inglés. The formation of highly productive pasture phytocenoses based on legumes forming nitrogen-fixing symbiosis with nodule bacteria is a necessary condition for the spread and sustainable growth of herbivorous farm animals under climate change and radical restructuring of plant ecosystems in the Arctic. The work aim was to isolate and to study the genetic diversity of nodule bacteria of various populations of wild legume plants of Lathyrus palustris L. and Vicia cracca L. growing in Arctic Yakutia. The ability of the obtained isolates to form nitrogen-fixing nodules on the roots of different species of forage legume crops was evaluated under the conditions of sterile test-tube experiments. Root nodules of V. cracca and L. palustris were collected on Samoilovsky Island and in the settlement of Tiksi. Rhizobial strains from legume nodules were isolated according to the standard method using mannitol-yeast YMA nutrient media. The taxonomic position of 12 isolates was determined by 16S rDNA (rrs) sequencing. Seeds of V. cracca, V. sativa, L. sativus, and L. pratensis were used to set up of test-tube experiments. A total of twelve rhizobial isolates assigned to the genera Rhizobium, Mesorhizobium and Bosea were isolated from root nodules of L. palustris and V. cracca populations. Strains of Mesorhizobium sp. 33-3/1 and 32-2/1 were isolated only from populations growing in Tiksi. Rhizobium sp. 32-5/1 strain showed a low similarity of the rrs gene with the closest type strain (less than 98.0%), which suggests it belonging to the new species of microorganisms. As a result of test-tube experiments, nodules were formed only in the inoculation variants with strains of Rhizobium sp. 19-1/1, 20-1/1, 33-1/1 and Mesorhizobium sp. 32-2/1. Rhizobium sp. 19-1/1 strain formed inactive nodules on the roots of three legume species, except V. cracca.

Ruso. Формирование высокопродуктивных пастбищных фитоценозов, основу которых составляют бобовые растения, образующие азотфиксирующий симбиоз с клубеньковыми бактериями, - необходимое условие распространения и устойчивого роста численности травоядных с.-х. животных в условиях изменения климата и кардинальной перестройки растительных экосистем в Арктике. Цель работы - изучение генетического разнообразия ризобиальных изолятов из популяций арктических дикорастущих бобовых растений Lathyrus palustris L. и Vicia cracca L., а также оценка их способности формировать азотфиксирующие клубеньки на корнях кормовых пастбищных бобовых культур в условиях микровегетационного опыта. Корневые клубеньки дикорастущих популяций бобовых растений V. cracca и L. palustris были собраны в 2021 г. на острове Самойловский и в поселке Тикси. Ризобиальные штаммы из клубеньков бобовых выделяли по стандартной методике с использованием маннитно-дрожжевой питательной среды YMA. Таксономическое положение 12 изолятов определяли посредством секвенирования 16S рДНК (rrs). Для постановки микровегетационных опытов (МВО) использовали семена V. cracca, V. sativa, L. sativus и L. pratensis. Всего из корневых клубеньков популяций L. palustris и V. cracca было выделено 12 ризобиальных изолятов, отнесенных к родам Rhizobium, Mesorhizobium и Bosea. Штаммы Mesorhizobium sp. 33-3/1 и 32-2/1 были выделены только из популяций, произрастающих в пос. Тикси. Штамм Rhizobium sp. 32-5/1 показал низкое сходство по гену rrs с ближайшим типовым штаммом (менее 98,0%), что позволяет предположить его принадлежность к новому виду микроорганизмов. При постановке МВО клубеньки формировались только в вариантах инокуляции штаммами Rhizobium sp. 19-1/1, 20-1/1, 33-1/1 и Mesorhizobium sp. 32-2/1. Штамм Rhizobium sp. 19-1/1 формировал неактивные клубеньки на корнях сразу трех видов бобовых (кроме V. cracca).