Host plant cyanotype determines degree of rhizobial symbiosis
Host plant cyanotype determines degree of rhizobial symbiosis
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寄主植物蓝型决定根瘤菌共生程度
DOI：
10.1002/ecs2.1929
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.7
通讯作者：
Ballhorn, Daniel J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Godschalx, Adrienne L.;Tran, Vy;Ballhorn, Daniel J.
具有固氮细菌的植物，例如具有根瘤菌的豆类，可以利用大气氮库来获取防御化合物的资源。氰化作用是一种基于氮的植物针对食草动物的防御，随着根瘤菌定植而增加，但取决于植物基因型。在这里，我们测试了宿主植物氰化过程中的基因型差异是否影响对固氮根瘤菌的共生依赖。在为期八周的研究期间，我们使用薄而透明的土壤容器，对不同的高（HC）和低（LC）利马豆（Phaseolus lunatus）蓝型的活根系统上的根瘤进行了计数。我们测量了生氰潜力（HCNp）和蛋白质含量的变化，以揭示根瘤数量和两种叶片性状之间的定量相互作用。高氰植物的根瘤数量始终是低氰植物的两倍。包括两种蓝型在内，根瘤数与 HCNp 呈正相关，但与叶蛋白含量呈负相关。然而，除了HC植物中的叶蛋白随根瘤数量的增加而减少外，根瘤数量与植物性状之间的蓝型内相互作用并不显着。我们的结果表明，虽然具有较高氮防御水平的基因型在根瘤菌伙伴上投入更多，但维持共生所涉及的成本可能会导致植物初级氮代谢的资源分配限制。
Plants with nitrogen‐fixing bacteria, such as legumes with rhizobia, can tap the atmospheric nitrogen pool to obtain resources for defense compounds. Cyanogenesis, a nitrogen‐based plant defense against herbivores, increases in response to rhizobial colonization, but depends on plant genotype. Here, we tested whether genotypic differences in host plant cyanogenesis influence symbiotic reliance on nitrogen‐fixing rhizobia. Using thin, clear soil containers, we counted nodules on live root systems of distinct high (HC) and low (LC) lima bean (Phaseolus lunatus) cyanotypes across the duration of an eight‐week study. We measured changes in cyanogenic potential (HCNp) and protein content to reveal quantitative interactions between nodule number and both leaf traits. High cyanogenic plants maintained consistently twice as many nodules as LC plants. Including both cyanotypes, nodule number correlated positively with HCNp, but negatively with foliar protein content. However, within‐cyanotype interactions between nodule number and plant traits were not significant except for foliar protein in HC plants, which decreased with increasing nodule number. Our results imply that while genotypes with higher levels of nitrogen‐based defense invest more in the rhizobial partner, the costs involved in maintaining the symbiosis may cause resource allocation constraints in the plants' primary nitrogen metabolism.
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