Growth inhibition of rhizobia isolated from arctic legumes (Astragalus and Oxytropis spp.) and sainfoin (Onobrychis viciifolia) by sainfoin seed diffusates

Abstract

Cold-adapted arctic rhizobia (from Astragalus and Oxytropis species) were used in nodulation studies and field inoculation trials with a temperate forage legume, sainfoin (Onobrychis viciifolia), since they have the potential to improve symbiotic nitrogen fixation at low temperatures. A major concern in legume inoculation is the toxicity of seed and root tannins to rhizobia. We studied the effects of sainfoin seed diffusates on the growth of 47 arctic and 2 sainfoin strains of rhizobia. Growth of all tested strains on yeast-extract mannitol agar plate was inhibited to various degrees by sainfoin seed diffusates. There was no correlation between the zone of inhibition and the symbiotic effectiveness of each strain on sainfoin. However, growth inhibition was totally reversed by the addition of iron as Fe-EDTA in the agar medium. In liquid medium without iron, growth inhibition of an arctic strain was 94% after 4-day growth. With the addition of 100 µM Fe-EDTA, inhibition was only 5%, and with 100 µM Fe-citrate, 76 %. These results underline the importance of evaluating the toxicity effect under normal rhizospheric conditions.

Résumé

Les rhizobiums arctiques isolés à partir d'Astragalus et d'Oxytropis spp. sont adaptés au froid et offrent un potentiel pour l'amélioration de la fixation symbiotique d'azote à basse température. Ainsi ils ont été utilisés dans des études de nodulation et pour des essais au champ avec une légumineuse fourragère tempérée, le sainfoin (Onobrychis viciifolia). Un point majeur d'inquiétude pour l'inoculation des légumineuses est l'effet potentiellement toxique des tannins produits par les graines et les racines sur le rhizobium. Nous avons étudié les effets des exsudats des graines de sainfoin sur la croissance de 47 souches de rhizobium arctique et de 2 souches de rhizobium du sainfoin. La croissance de toutes les souches testées sur la gélose au mannitol et à l'extrait de levures a été inhibée à différents degrés par les exsudats des graines de sainfoin. Nous n'avons pas observé de corrélation entre la zone d'inhibition et l'efficacité symbiotique de chaque souche sur le sainfoin. Cependant, l'inhibition de la croissance a été complètement renversée par l'addition de fer sous forme de Fe-EDTA dans le milieu gélose. En milieu liquide sans l'ajout de fer, la croissance des souches arctiques après 4 jours était inhibée à 94%. Avec l'addition de 100 µM de Fe-EDTA, l'inhibition n'était que de 5 % et avec 100 µM de citrate de fer, elle était de 76 %. Ces résultats soulignent l'importance d'évaluer les effets toxiques sous des conditions rhizosphériques normales.