Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nodulation và ý nghĩa sinh thái của các loại đậu bản địa tại Scotland và Thụy Điển
Tóm tắt
Khả năng của các loại đậu bản địa hoang dã hình thành các khối nốt rễ có khả năng cố định nitơ sinh học (N2) hiếm khi được chứng minh cho các loài trong các hệ sinh thái tự nhiên ở nhiều khu vực của châu Âu. Để hiểu và quản lý các hệ sinh thái này, rất quan trọng để chứng minh sự hình thành nốt trong một loạt các môi trường, địa điểm và khí hậu đa dạng. Nghiên cứu này đã khảo sát sự hình thành nốt tại một số địa điểm ở Scotland và Thụy Điển. Sự hiện diện của các khối nốt đã được ghi nhận và cấu trúc nốt cùng với các chỉ số về khả năng cố định nitơ đã được đánh giá bằng cách sử dụng kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử truyền qua. Các mẫu đất từ một số địa điểm cũng đã được lấy mẫu để phân tích carbon và nitơ. Các bộ sưu tập bao gồm 24 loài ở Scotland và 30 loài ở Thụy Điển; 17 trong số đó là chung cho cả hai quốc gia. Số lượng loài cao nhất xảy ra ở các đồng cỏ, mé hè nông nghiệp, hàng rào, bên lề đường và đất hoang. Các địa điểm ven biển và địa điểm ở khu vực miền núi phía trên Vòng Bắc Cực có nhiều loài hiếm. Tất cả các loài đã được lấy mẫu đều có đặc điểm của các khối nốt cố định N2 như màu hồng (leghaemoglobin) khi được mổ và có các thể khuẩn. Cấu trúc nốt cho một số loài được báo cáo lần đầu tiên ở đây và sự hiện diện của enzyme cố định N2 nitơase được chứng minh ở ba loài đậu Thụy Điển chưa được nghiên cứu trước đây. Các loại đậu Bắc Âu có thể đóng góp đáng kể vào sự cân bằng nitơ của các hệ sinh thái của chúng. Những loài như vậy (và các thể cộng sinh của chúng) đại diện cho nguồn gen độc đáo có thể được áp dụng để tăng cường tiến bộ trong nông nghiệp và bảo tồn nhằm giảm thiểu và thích ứng với các tác động của biến đổi khí hậu.
Từ khóa
#khối nốt #cố định nitơ #đậu bản địa #Scotland #Thụy Điển #hệ sinh thái.Tài liệu tham khảo
Allen ON, Allen EK (1981) The leguminosae—a source book of characteristics, uses and nodulation. Macmillan Publishers Ltd, London
Ampomah OY, Huss-Danell K (2011) Genetic diversity of root nodule bacteria nodulating Lotus corniculatus and Anthyllis vulneraria in Sweden. Syst Appl Microbiol 34:267–275
Anderberg A, Anderberg A-L (2008) Den virtuella floran. Naturhistoriska riksmuseet, Stockholm. http://linnaeus.nrm.se/flora/di/faba/welcome.html
Bhagya B, Sridhar KR (2009) Ethnobiology of coastal sand dune legumes of Southwest coast of India. Indian J Tradit Know 8:611–620
Bhat R, Karim AA (2009) Exploring the nutritional potential of wild and underutilized legumes. Compr Rev Food Sci F 8:305–331
Bontemps C, Elliot GN, Simon FN, Dos Reis Jr FB, Gross E, Lawton RS, Neto NE, Loureiro M, De Faria SM, Sprent JI, James EK, Young PW (2010) Burkholderia species are ancient symbionts of legumes. Mol Ecol 19:44–52
Bromfield ESP, Butler G, Barran LR (2001) Temporal effects on the composition of a population of Sinorhizobium meliloti associated with Medicago sativa and Melilotus alba. Can J Microbiol 47:567–573
Cleveland CC, Townsend AR, Schimel DS, Fisher H, Howarth RW, Hedin LO, Perakis SS, Latty EF, von Fischer JC, Elseroad A, Wasson MF (1999) Global patterns of terrestrial biological nitrogen (N2) fixation in natural ecosystems. Global Biogeochem Cycles 13:623–645
Cummings SP, Gyaneshwar P, Vinuesa P, Farruggia FT, Andrews M, Humphry D, Elliott GN, Nelson A, Orr C, Pettitt D, Shah GR, Santos SR, Krishnan HB, Odee D, Moreira FMS, Sprent JI, Young JPW, James EK (2009) Nodulation of Sesbania species by Rhizobium (Agrobacterium) strain IRBG74 and other rhizobia. Environ Microbiol 11:2510–2525
De Meyer SE, Van Hoorde K, Vekeman B, Baeckman T, Willems A (2011) Genetic diversity of rhizobia associated with indigenous legumes in different regions of Flanders (Belgium). Soil Biol Biochem 43:2384–2396
dos Reis Jr FB, Simon M-F, Gross E, Boddey RM, Elliott GN, Neto NE, de Fatima Loureiro M, de Queiroz LP, Scotti MR, Chen W-M, Norén A, Rubio MC, de Faria SM, Bontemps C, Goi SR, Young JPW, Sprent JI, James EK (2010) Nodulation and nitrogen fixation by Mimosa spp. in the Cerrado and Caatinga biomes of Brazil. New Phytol 186:934–946
Duodu S, Carlsson G, Huss-Danell K, Svenning MM (2007) Large genotypic variation but small variation in N2 fixation among rhizobia nodulating red clover in soils of northern Scandinavia. J Appl Microbiol 102:1625–1635
Graham PH (2008) Ecology of the root-nodule bacteria of legumes. In: Dilworth MJ, James EK, Sprent JI, Newton WE (eds) Nitrogen-fixing legume symbioses. Springer, Dordrecht, pp 23–58
Handley BA, Hedges AJ, Beringer JE (1998) Importance of host plants for detecting the population diversity of Rhizobium leguminosarum biovar viciae in soil. Soil Biol Biochem 30:241–249
Hastings RB (1990) Medicinal legumes of Mexico: Fabaceae, Papilionoideae. Econ Bot 44:336–348
Herridge DF, Peoples MB, Boddey RM (2008) Global inputs of biological nitrogen fixation in agricultural systems. Plant Soil 311:1–18
Heywood VH, Ball PW (1968) Leguminosae. In: Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Moore DW, Valentine DH, Walters SM, Webb DA (eds) Flora Europaea, vol 2. Cambridge University Press, Cambridge
Hultén E (1971) Atlas över växternas utbredning i Norden (Atlas of the Distribution of Vascular Plants in Northwestern Europe), 2nd edn. Generalstabens litografiska anstalts förlag, Stockholm
James EK, Crawford RMM (1998) Effect of oxygen availability on nitrogen fixation by two Lotus species under flooded conditions. J Exp Bot 49:599–610
James EK, Sprent JI (1999) Development of N2-fixing nodules on the wetland legume Lotus uliginosus exposed to conditions of flooding. New Phytol 142:219–231
James EK, Loureiro MF, Pott A, Pott VJ, Martins CM, Franco AA, Sprent JI (2001) Flooding-tolerant legume symbioses from the Brazilian Pantanal. New Phytol 150:723–738
Keiša A, Maxted N, Ford-Lloyd B (2008) The assessment of biodiversity loss over time: wild legumes in Syria. Genet Resour Crop Ev 55:603–612
Kenicer G (2008) Molecular phylogeny of Lathyrus and Vicia spp. PhD thesis, University of Edinburgh, UK
Kottek M, Grieser J, Beck C, Rudolf B, Rubel F (2006) World Map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorol Z 15:259–263
Laguerre G, van Berkum P, Amarger N, Prévost D (1997) Genetic diversity of rhizobia isolated from legume species within the genera Astragalus, Oxytropis and Onobrychis. Appl Environ Microb 63:4748–4758
Mutch LA, Young JPW (2004) Diversity and specificity of Rhizobium leguminosarum biovar viciae on wild and cultivated legumes. Mol Ecol 13:2435–2444
Newcomb W, Wood SM (1986) Fine structure of nitrogen-fixing leguminous root nodules from the Canadian Arctic. Nord J Bot 6:609–626
Onipede I, Schultze-Kraft R, Ng Q (2003) Legume Diversity and Ethnobotanical Surveys in the Northern Guinea Savannah of Nigeria. Proceedings of ‘Technological and Institutional Innovations for Sustainable Rural Development’. Deutscher Tropentag, October 8–10, 2003, Göttingen, Germany
Osvald H (1959) Åkerns nyttoväxter. AB Svensk Litteratur, Stockholm
Preston CD, Pearman DA, Dines TD (eds) (2002) New Atlas of the British and Irish Flora. Oxford University Press, Oxford
Prévost D, Bromfield ESP (2001) Diversity of symbiotic rhizobia resident in Canadian soils. Can J Soil Sci 83:311–319
Prévost D, Drouin P, Laberge S, Bertrand A, Cloutier J, Lévesque G (2003) Cold-adapted rhizobia for nitrogen fixation in temperate regions. Can J Bot 81:1153–1161
Rubio MC, Becana M, Kanematsu S, Ushimaru T, James EK (2009) Immunolocalization of antioxidant enzymes in high-pressure frozen root and stem nodules of Sesbania rostrata. New Phytol 183:395–407
Sprent JI (2001) Nodulation in legumes. Royal Botanical Gardens, Kew, p 146
Sprent JI (2009) Legume nodulation. A global perspective.. Wiley-Blackwell, Chichester, p 183
Stace C (2010) New Flora of the British Isles, 3rd edn. Cambridge University Press, Cambridge
Streeter JG (1988) Inhibition of legume nodule formation and N2 fixation by nitrate. CRC Crit Rev Plant Sci 7:1–23
Vasse J, de Billy F, Camut S, Truchet G (1990) Correlation between ultrastructural differentiation of bacteroids and nitrogen fixation in alfalfa nodules. J Bacteriol 172:4295–4306
Wroth JM (1998) Possible role for wild genotypes of Pisum spp. to enhance ascochyta blight resistance in pea. Aust J Exp Agr 38:469–479
Zhao CT, Wang ET, Chen WF, Chen WX (2008) Diverse genomic species and evidences of symbiotic gene lateral transfer detected among the rhizobia associated with Astragalus species grown in the temperate regions of China. FEMS Microbiol Lett 286:263–273