• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제34권3호
• /
• pp.570-579
• /
• 2024

Root-nodule nitrogen-fixing bacteria are known for being specific to particular legumes. This study isolated the endophytic root-nodule bacteria from the nodules of legumes and examined them to determine whether they could be used to promote the formation of nodules in other legumes. Forty-six isolates were collected from five leguminous plants and screened for housekeeping (16S rRNA), nitrogen fixation (nifH), and nodulation (nodC) genes. Based on the 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis, the bacterial isolates WC15, WC16, WC24, and GM5 were identified as Rhizobium, Sphingomonas, Methylobacterium, and Bradyrhizobium, respectively. The four isolates were found to have the nifH gene, and the study confirmed that one isolate (GM5) had both the nifH and nodC genes. The Salkowski method was used to measure the isolated bacteria for their capacity to produce phytohormone indole acetic acid (IAA). Additional experiments were performed to examine the effect of the isolated bacteria on root morphology and nodulation. Among the four tested isolates, both WC24 and GM5 induced nodulation in Glycine max. The gene expression studies revealed that GM5 had a higher expression of the nifH gene. The existence and expression of the nitrogen-fixing genes implied that the tested strain had the ability to fix the atmospheric nitrogen. These findings demonstrated that a nitrogen-fixing bacterium, Methylobacterium (WC24), isolated from a Trifolium repens, induced the formation of root nodules in non-host leguminous plants (Glycine max). This suggested the potential application of these rhizobia as biofertilizer. Further studies are required to verify the N₂-fixing efficiency of the isolates.

• 한국작물학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.75-81
• /
• 1979

우리나라 장여품종을 위함한 15개 대두품종들의 근류균에 대한 친화성과 접종효과를 밝히기 위하여 사경시험을 실시하였던 바 그 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 정석은 근류균접종 15일후에도 근류가 형성되지 않았으나 Lindarin #62는 주당 3.0개의 근류가 형성 되었으며 개화기의 근류형성수도 품종간에 크게 차이가 있어서 정석은 주당 37.8대로 가장 적었고 Haman은 주당 122.2개로 가장 많이 형성되었는데 품종간에 유의차가 인정되었다. 2. 개화기까지의 근류형성수에 대한 시기별 근류형성비율은 품종간에 크게 차이가 있었는데 공시품종평균에 있어서는 접종 15일후에 2,1％, 접종30일후에는 60.8％, 그리고 접종 45일후에는 79.8％가 형성되었다. 3. 근류병접종효과는 현저하여 초장, 경태, 근장, 건물중 및 엽록소함량이 무접종구에 비하여 접종구가 크게 증가하여 전체처리 및 품종간, 그리고 접종처리간에 고도로 유의하였는데 다만 엽록소함량과 건물중의 증가추세와는 반드시 일치되지 않았다. 4. 공시품종평균에 있어서 접종구에 대한 무접종구의 몇가지 현질의 형성비율은 초장 94.0％, 건물중 81.6％, 그리고 엽록소의 함량은 66.8％였다.

• 한국작물학회지
• /
• 제49권4호
• /
• pp.316-324
• /
• 2004

Sinorhizobium sp. strain MUS10 forms nitrogen-fixing stem nodules on Sesbania rostrata, a tropical green manure crop. In this study, the ultrastructural events associated with the formation of stem nodules were investigated. Sinorhizobium sp. strain MUS10 entered the host tissue through cracks created by the emerging adventitious root primordia and multiplied within the intercellular spaces. During early phases of infection, host cells adjacent to invading bacteria revealed cellular damage that is typical of hypersensitive reactions, while the cells at the inner cortex exhibited meristematic activity. Infection threads were numerous in S-day-old nodules and often were associated with the host cell wall. In several cases, more than one infection thread was found in individual cells. The junction at which the host cell walls converged was often enlarged due to fusion of intracellular branches of infection threads resulting in large infection pockets. The infection threads were made up of a homogeneous, amorphous matrix that enclosed the bacteria. Several finger-like projections were seen radiating from these enlarged infection threads and were delineated from the host cytoplasm by the plasma membrane. As in Azorhizobium caulinodans induced root nodules, the release of Sinorhizobia from the infection threads into the plant cells appears to be mediated by 'infection droplets'. A 15-day­old Sesbania stem nodule revealed typical ultrastructure features of a determinate nodule, containing several bacterioids within symbiosomes.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
• /
• 제5권
• /
• pp.40-51
• /
• 1987

광교(光敎)를 비롯한 12개품종(個品種)의 대두근류(大豆根瘤)로부터 탐색분리(探索分離)한 질소고정균(窒素固定菌)의 생리적(生理的) 특성(特性) 및 숙주작물(宿主作物)과의 접종친화성(接種親和性)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. YMA배지(培地)에서 자란 질소고정균(窒素固定菌)의 색상(色相)은 백색상(白色相), 반투명색상(半透明色相), 투명색상(透明色相)이 각각(各各) 60%, 30%, 10%였으며 Litmus milk 반응(反應)은 alkali, acid serum, alkali serum, acid가 각각(各各) 51%, 29%, 9%, 11%로 나타났다. 2. 우량질소고정균(優良窒素固定菌)의 YM배지(培地)에서의 생육속도(生育速度) 및 pH의 변화(變化)는 S 022, S 096이 생육속도(生育速度)가 느리고, alkali를 생성(生成)하였으며 S 080, S 090, S 118은생육속도(生育速度)가 빠르고 산(酸)을 생성(生成)하였다. 3. YM배지(培地)의 초기(初期) pH가 6.0~7.0의 범위(範圍)에서 Rhizobia의 생육(生育)이 가장 좋았다. 4. 질소원(窒素源)으로서 glutamine, asparagine, allantion 등(等)은 Rhizobia의 생육(生育)을 촉진(促進)시켰다. 5. 분리(分離)한 균주(菌株) 전부(全部)가 대두(大豆)에 근류(根瘤)를 형성(形成)시켰으며, 우량질소고정균주(優良窒素固定菌株)는 그중 색상(色相)이 백색(白色)이고 colony가 소형(小型)이며 질산환원력(窒酸還元力)이 있고 아질산환원력(亞窒酸還元力)이 없으나 비교적(比較的) 높은 질소고정력(窒素固定力)을 나타냈다. 6. 동일균주(同一菌株)라도 숙주작물(宿主作物)의 친화성(親和性)에 따라서 질소고정능력(窒素固定能力)에 차이(差異)가 있었으며, 질소고정능력(窒素固定能力)이 없는 무효근류(無效根瘤)를 형성(形成)하는 균주(菌株)도 있었다.

• 한국작물학회지
• /
• 제48권5호
• /
• pp.361-368
• /
• 2003

The responses of five varieties and three cultivars of pea (Pisum sativum) to Rhizobium inoculation on nodulation, growth, nitrogenase activity, dry matter production and N uptake were investigated. The pea varieties were IPSA Motorshuti-l, IPSA Motorshuti-2, IPSA Motorshuti-3, BARI Motorshuti-l, BARI Motorshuti-2 and the cultivars were 063, Local small and Local white. Fifty percent seeds of each pea variety/cultivar were inoculated with a mixture of Rhizobium inoculants at rate of 15g/kg seed and the remaining fifty percent seeds were kept uninoculated. The plants inoculated with Rhizobium inoculant significantly increased nodulation, growth, nitrogenase activity, dry matter production and N uptake. Among the varieties/cultivars, BARI Motorshuti-l performed best in almost all parameters including nitrogenase activity of root nodule bacteria of the crop. There were positive correlations among the number and dry weight of nodules (r=$0.987^{**}$, $0.909^{**}$), nitrogenase activity of root nodule bacteria (r=$0.944^{**}$, $0.882^{**}$), dry weight of shoot (r=$0.787^{**}$, $0.952^{**}$), N content (r=$0.594^{**}$, $0.605^{**}$) and N uptake (r=$0.784^{**}$, $0.922^{**}$) by shoot both at flowering and pod filling stages of the crop, respectively. It was concluded that BARI Motorshuti-l in symbiotic association with Rhizobium inoculant performed best in recording nitrogenase activity, dry matter production and N uptake by pea.

• 미생물학회지
• /
• 제49권2호
• /
• pp.131-136
• /
• 2013

본 연구에서는 헤어리베치로부터 뿌리혹 형성능과 질소 고정능이 우수한 Rhizobium 균주를 분리하고자 하였다. 전국의 일곱 군데 헤어리베치 재배 지역에서 수집 후 뿌리혹으로부터 균주를 분리하였고, 헤어리베치에 분리 균주를 재접종하여 뿌리혹 형성능과 질소 고정능을 확인하였다. 그 결과, 52개의 Rhizobium 속 균주를 분리하였고, 이 중 0.5% NaCl 농도 이상에서 자라는 Rhizobium은 16균주이었다. 뿌리혹 형성능은 16개 균주 중 Rhizobium sp. RH1, RH3, RH81, RH82, RH84, RH93의 균주를 접종한 시험구에서 우수하였다. 또한, 질소 고정능을 확인한 결과 Rhizobium sp. RH84가 가장 높은 acetylene reduction activity를 보였다. 이러한 결과는 향후 염의 분포가 불균일한 간척지에 적용 시에도 헤어리베치의 생육을 촉진해 녹비 작물로의 활용 가능성을 높여주는 결과로 판단된다.

• Molecules and Cells
• /
• 제24권2호
• /
• pp.185-193
• /
• 2007

Symbiotic nitrogen fixation with nitrogen-fixing bacteria in the root nodules is a distinctly beneficial metabolic process in legume plants. Legumes control the nodule number and nodulation zone through a systemic negative regulatory system between shoot and root. Mutation in the soybean NTS gene encoding GmNARK, a CLAVATA1-like serine/threonine receptor-like kinase, causes excessive nodule development called hypernodulation. To examine the effect of nts mutation on the gene expression profile in the leaves, suppression subtractive hybridization was performed with the trifoliate leaves of nts mutant 'SS2-2' and the wild-type (WT) parent 'Sinpaldalkong2', and 75 EST clones that were highly expressed in the leaves of the SS2-2 mutant were identified. Interestingly, the expression of jasmonate (JA)-responsive genes such as vspA, vspB, and Lox2 were upregulated, whereas that of a salicylate-responsive gene PR1a was suppressed in the SS2-2 mutant. In addition, the level of JA was about two-fold higher in the leaves of the SS2-2 mutant than in those of the WT under natural growth conditions. Moreover, the JA-responsive gene expression persists in the leaves of SS2-2 mutant without rhizobia infection in the roots. Taken together, our results suggest that the nts mutation increases JA synthesis in mature leaves and consequently leads to constitutive expression of JA-responsive genes which is irrelevant to hypernodulation in the root.

• 한국작물학회지
• /
• 제48권5호
• /
• pp.355-360
• /
• 2003

The responses of six mungbean [Vigna radiata (L.) Wilczek] varieties to Rhizobium inoculation on number and dry weight of nodules, nitrogenase activity of root nodule bacteria, dry weight of shoot and root, nitrogen content, and uptake by shoot were investigated. The mungbean varieties were BARI Mung-2, BARI Mung-3, BARI Mung-4, BARI Mung-5, BINA Moog-2, and BU Mung-1. Two-third seeds of each variety were inoculated with Rhizobium inoculant and the remaining one-third seeds were kept uninoculated. Rhizobium strains TAL 169 and TAL 441 were used for inoculation of seeds. Inoculation of seeds with Rhizobium strains significantly increased nodulation, nitrogenases activity, dry matter production, nitrogen content, and uptake by shoot of the crop compared to uninoculated control. There was positive correlation among the number and dry weight of nodules, nitrogenase activity, dry weight of shoot and root, nitrogen content, and uptake by shoot of the crop. It was concluded that BARI Mung-4 in association with Rhizobium strain TAL 169 performed best in recording nodulation, nitrogenase activity, dry matter production, and nitrogen uptake by shoot of mungbean.

• Molecules and Cells
• /
• 제27권2호
• /
• pp.129-134
• /
• 2009

Legume plants develop root nodules to recruit nitrogen-fixing bacteria called rhizobia. This symbiotic relationship allows the host plants to grow even under nitrogen limiting environment. Since nodule development is an energetically expensive process, the number of nodules should be tightly controlled by the host plants. For this purpose, legume plants utilize a long-distance signaling known as autoregulation of nodulation (AON). AON signaling in legumes has been extensively studied over decades but the underlying molecular mechanism had been largely unclear until recently. With the advent of the model legumes, L. japonicus and M. truncatula, we have been seeing a great progress including isolation of the AON-associated receptor kinase. Here, we summarize recent studies on AON and discuss an updated view of the long-distance control of nodulation.

• 한국조경학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.114-123
• /
• 2009

본 연구는 임해준설매립지반의 토양환경에서 4종의 조경수종을 대상으로 생장 및 적응성을 평가하였다. 준설토와 조경토를 1:1로 혼합하여 1m 높이로 조성한 식물재배 실험구(planting pilot system)기반 토양의 토성은 사질토(S)로 분류되었고, 평균 pH값은 7.16으로 약알칼리성을 나타내었으며, 전기전도도(EC)는 294 ${\mu}S/cm$로 해수의 영향을 받았던 토양이었으나 비교적 낮은 EC값을 보였다. 토양의 유기물 함량은 3.9%로 낮았고, 총질소 함량은 397 mg/kg에 가깝게 나타났으며, 인산의 평균함량은 4.60 mg/kg으로 매우 낮아 식물의 생장을 돕기 위해서는 계획적인 인산질 비료의 시비가 필요한 것으로 사료되었고, 토양의 치환성 양이온 함량은 K가 152.9 mg/kg, Ca가 1,190 mg/kg, Mg가 62.7 mg/kg, Na가 24.8 mg/kg으로 비교적 높은 함량을 나타내었다. 식재후 4년인 비교년도의 식물재배 실험구에서 식재조건에 따른 생장수고는 물오리나무>사방오리>곰솔>피라칸사 순으로 나타났고, 흉고직경은 물오리나무>사방오리>곰솔 순으로 나타났다. 사방오리, 물오리나무, 곰솔 및 피라칸사 개체당 열매, 잎, 가지, 줄기, 주근, 중근 및 세근의 식물량은 고밀도보다 저밀도 식재지역에서 높게 나타났고, 고밀도와 저밀도 식재지역에서 개체당 식물량은 물오리나무>사방오리>곰솔>피라칸사 순으로 나타났다. 식물재배 실험구에서 4종 모두 고밀도보다 저밀도 식재지역에서 개체당 식물량은 물질생산 및 분배가 크게 반영된 생육양상을 보여 약 2배 높았다. 이는 토양 내의 영양염류의 이용경쟁에 있어 고밀도보다 저밀도 식재지역에서 더욱 유리한 조건이 반영되었기 때문으로 판단되었다. 단위면적당 식물량은 물오리나무>p사방오리>곰솔>피라칸사 순으로 나타났고, 식물량이 가장 적은 피라칸사 기준으로 곰솔은 약 7배, 사방오리는 약 13배, 그리고 물오리나무는 약 23배 높은 식물량을 나타내었다. 식재조건에 따른 실험 수종 개체당 식물량은 고밀도보다 저밀도 식재지역에서 약 2배 높은 것으로 나타났지만, 단위면적당 식재조건에 따른 식물량은 저밀도보다 고밀도 식재지역이 비슷하거나 높았다. 고 저밀도 식재지역에서 오리나무속의 식물들이 많은 식물량을 보였는데, 이는 임해준설매립지의 토양 특성에 잘 적응성을 나타냄과 동시에 질소 고정능력을 갖는 속성수(fast-growing tree)의 특성 및 지하부에 뿌리혹박테리아(root nodule bacteria)가 형성됨으로써 토양에 불용성 영양원의 이용도를 높일 수 있는 능력이 있기 때문으로 판단되었다. 본 연구는 제한된 부지를 대상으로 4종의 식물만을 이용하여 연구가 진행되었기 때문에 다양한 식재조건 및 수종을 대상으로 하는 추가적인 연구가 필요하고, 조경분야의 생태적 활용을 위해서는 대상 식물들을 이용한 조경학적 적용방안에 대한 연구가 보완되어야 한다.