Isolation and identification of diazotrophic bacteria from internal tissues of Pinus contorta and Thuja plicata
Résumé
Lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Watson) and western red cedar (Thuja plicata Donn ex D. Don) are capable of growing in soils that are severely nitrogen-limited. A rarely evaluated but possible nitrogen source for gymnosperms growing at nutrient poor sites is nitrogen fixation by endophytic bacteria. To investigate this possibility, we looked for nitrogen-fixing bacteria in surface-sterilized needle, stem, and root tissues of naturally regenerating lodgepole pine and western red cedar seedlings (2-4 years old) and trees (>20 years old) growing near Williams Lake, Chilliwack Lake, and Boston Bar, British Columbia, Canada. Ninety-nine bacterial isolates were obtained by plating surface-sterilized plant tissue extracts on tryptic soy agar (TSA) and combined carbon medium agar (CCMA), a nitrogen-free medium. Bacterial isolates were identified using gas chromatographic fatty acid methyl ester (GC-FAME) and 16S rRNA gene analyses and were evaluated for nitrogenase activity using an acetylene reduction assay. Representatives of the genera Bacillus and Paenibacillus dominated the culturable endophytic bacterial community in tissues of both tree species, with three Paenibacillus isolates and one Dyadobacter fermentans strain demonstrating consistently high acetylene-reduction activities. Our results raise the possibility that endophytic nitrogen fixation provides a supplementary nitrogen source for naturally regenerated lodgepole pine and western red cedar.
Le pin tordu latifolié (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Watson) et le thuya géant (Thuja plicata Donn ex D. Don) sont capables de croître dans les sols sévèrement déficients en azote. La fixation de l’azote par les bactéries endophytes est une source potentielle d’azote qui a rarement été évaluée dans le cas des gymnospermes qui croissent dans les stations pauvres en azote. Pour étudier cette possibilité, nous avons cherché des bactéries fixatrices d’azote dans les tissus désinfectés en surface des aiguilles, de la tige et des racines de semis d’origine naturelle de pin tordu et de thuya géant (âgés de 2 à 4 ans) et d’arbres (âgés de plus de 20 ans) croissant près de Williams Lake, Chilliwack Lake et Boston Bar en Colombie-Britannique, au Canada. Nous avons obtenus 99 isolats bactériens en mettant en culture des extraits de tissus végétaux désinfectés en surface sur une gélose trypsique de soja (TSA) et un milieu gélosé dépourvu d’azote contenant des sources combinées de carbone (CCMA). Les isolats bactériens ont été identifiés à l’aide de la chromatographie en phase gazeuse des esters méthyliques des acides gras et de l’analyse du gène 16S rARN et ont été évalués pour l’activité de la nitrogénase à l’aide du test de réduction de l’acétylène. Des représentants des genres Bacillus et Paenibacillus dominaient la communauté bactérienne endophyte cultivable dans les tissus des deux espèces; trois isolats de Paenibacillus et une souche de Dyadobacter fermentans ont démontré une activité invariablement élevée de réduction de l’acétylène. Nos résultats soulèvent la possibilité que la fixation de l’azote par des endophytes procure une source supplémentaire d’azote pour la régénération naturelle de pin tordu et de thuya géant.