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Associative nitrogen fixation in nodules of the conifer Lepidothamnus fonkii (Podocarpaceae) inhabiting ombrotrophic bogs in southern Patagonia

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Borken, Werner ; Horn, Marcus A. ; Geimer, Stefan ; Bahamonde Aguilar, Nelson A. ; Knorr, Klaus-Holger:
Associative nitrogen fixation in nodules of the conifer Lepidothamnus fonkii (Podocarpaceae) inhabiting ombrotrophic bogs in southern Patagonia.
In: Scientific Reports. Bd. 6 (Dezember 2016) . - No. 39072.
ISSN 2045-2322
DOI: https://doi.org/10.1038/srep39072

Abstract

Biological N2 fixation (BNF) in the rhizosphere of Podocarpaceae is currently attributed to unspecific diazotrophs with negligible impact on N acquisition. Here, we report specific and high associative BNF in dead cells of root nodules of Lepidothamnus fonkii distributed in ombrotrophic peatlands of Patagonia. BNF of nodulated roots, intact plants of L. fonkii and rhizospheric peat was assessed by 15N2 and acetylene reduction. Diazotrophs were identified by electron microscopy, analysis of nitrogenase encoding genes (nifH) and transcripts, and 16S rRNA. Nitrogenase encoding nifH transcripts from root nodules point to Beijerinckiaceae (Rhizobiales), known as free-living diazotrophs. Electron microscopy and 16S rRNA analysis likewise identified active Beijerinckiaceae in outer dead cells of root nodules. NifH transcripts from the rhizopshere peat revealed diverse active diazotrophs including Beijerinckiaceae. Both methods revealed high activity of nitrogenase rates in cut roots of L. fonkii (2.5 μmol N g−1 d.w. d−1 based on 15N2 assay; 2.4 μmol C2H4 g−1 d.w. d−1 based on acetylene reduction assay). The data suggest that (i) nodules recruit diazotrophic Beijerinckiaceae from peat, (ii) dead nodule cells provide an exclusive habitat for Beijerinckiaceae, and (iii) BNF in L. fonkii is one potent pathway to overcome N deficiency in ombrotrophic peatlands of Patagonia.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Zusätzliche Informationen: BAYCEER126145
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Biologie > Lehrstuhl Ökologische Mikrobiologie
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Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Eingestellt am: 15 Jan 2018 10:31
Letzte Änderung: 15 Jan 2018 10:31
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/41326