Effects of different forms of nitrogen on rhizosphere microbial community structure of Eichhornia crassipes (Pontederiaceae)

ABSTRACT

AbstractRhizosphere microbial communities are important for phytoremediation, plant nutrition, health and metabolism. Many factors, including plant species, pH and nutritional factors influence rhizosphere microbiology. In this study, we analysed the effects of different forms of nitrogen on the structures of rhizosphere microbial communities of E. crassipes. Using a conventional culture method with special media, bacteria, actinobacteria and molds were cultured. We found that the numbers of bacteria were largely similar across the three culture conditions, while the numbers of actinobacteria and molds from the rhizosphere of E. crassipes cultured in NH4Cl solution were two orders of magnitude higher than those from the rhizospheres of plants cultured in distilled water and KNO3 solution. Using a culture-independent method of polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) of 16S rDNA, we found that the form of nitrogen could influence the components of the rhizosphere microbial community. Pseudoxanthomonas, Enterobacter and Citrobacter were present in all of the samples cultured under the three different experimental conditions. The genus Reyranella was found only in samples cultured in KNO3 solution; Acinetobacter and Streptomyces were unique to samples cultured in NH4Cl solution, and Pseudomonas, Pseudacidovorax and Methylosinus were found only in samples cultured in distilled water. Pseudoxanthomonas and Acidovorax were the dominant genera in the rhizosphere microbial community of E. crassipes cultured in KNO3 solution, while Novosphingobium was the dominant genus in the sample cultured in a nitrogen-deficient medium. Our results provide a theoretical foundation for using E. crassipes as a phytoremediation plant and controlling the widespread distribution of E. crassipes around the world using principles of nutrient metabolism.

RESUMEN

ResumenComunidades microbianas de la rizósfera son importantes para la fitorremediación, nutrición vegetal, salud y metabolismo. Muchos factores, incluyendo la especie de planta, el pH y los factores nutricionales influyen en la microbiología de la rizósfera. En este estudio, se analizaron los efectos de las diferentes formas del nitrógeno en la estructura de las comunidades microbianas de la rizósfera de E. crassipes. Mediante métodos de cultivo convencional con medios especiales se cultivaron bacterias, actinobacterias y mohos. Se encontró que el número de bacterias era en gran parte similar a través de las tres condiciones de cultivo, mientras que el número de actinobacterias y mohos de la rizósfera de E. crassipes cultivadas en solución de NH4Cl era dos órdenes de magnitud superior a los de las rizósferas de plantas cultivadas en agua destilada y solución de KNO3. Utilizando un método de cultivo independiente de electroforesis en gel con gradiente de desnaturalización (PCR-DGGE) del ADNr 16S, se encontró que la forma de nitrógeno podría influir en los componentes de la comunidad microbiana de la rizósfera. Pseudoxanthomonas, Enterobacter y Citrobacter estaban presentes en todas las muestras cultivadas en las tres condiciones experimentales. El género Reyranella se encontró sólo en muestras cultivadas en solución de KNO3; Acinetobacter y Streptomyces eran las únicas muestras cultivadas en solución de NH4Cl, y Pseudomonas, Pseudacidovorax y Methylosinus se encontraron sólo en muestras cultivadas en agua destilada. Pseudoxanthomonas y Acidovorax eran los géneros dominantes en la comunidad microbiana de la rizósfera de E. crassipes cultivadas en solución de KNO3, mientras que Novos phingobium fue el género dominante en la muestra cultivada en un medio deficiente de nitrógeno. Nuestros resultados proporcionan una base teórica para el uso de E. crassipes como planta fitorremediadora y para controlar la distribución generalizada de E. crassipes en todo el mundo a través de los principios del metabolismo de nutrientes.