Influence of photon flux density and fluctuation on the nitrogen fixing Glycine max (L Merr)-Bradyrhizobium japonicum symbiosis in a controlled environment

Abstract

Summary — Nodulated soybeans, Glycine max (L Merr), were grown under 6 photon flux densities (PFD) from 0.35-1.03 mmol photons m -2 ·s -1 , in order to determine the optimal light intensity for symbiotic nitrogen fixation in controlled environment. The nitrogenase activity (C 2 H 2 reduction) was highest at 0.68 mmol photons m -2 ·s -1 which also corresponded to the highest growth of plants and the biggest mass of nodules. The specific acetylene reducing activity was not affected by PFD, (fig 1). L'activité nitrogénase (réduction de l'acé-tylène) est la plus élevée à 0,68 mmol(photons)·m -2 ·s -1 (fig 2), densité de flux de photons qui correspond également aux croissances de plante et aux masses modulaires les plus élevées (fig 1). L'activité spécifique de réduction de l'acétylène par les nodosités n'est pas affectée par la DFP, excepté à 1,03 mmol(photons)·m -2 ·s -1 pour laquelle elle est plus faible (fig 2). La diminution de la DFP n'a pas d'effet sur l'activité nitrogénase pendant au moins 24 h (fig 3). Au contraire une augmentation de la DFP provoque rapidement une diminution significative de l'activité nitrogénase (fig 3). Pour une même DFP, un éclairement périodique comparé à un éclairement stable induit une croissance et une activité nitrogénase plus faibles (fig 2). La photosynthèse détermine donc la masse nodulaire qui en retour détermine la vitesse de fixation de l'azote. Cependant, l'activité nitrogénase nodulaire n'est pas directement régulée par la photosynthèse simultanée, probablement du fait de l'existence de réserves de photosynthats et d'autres mécanismes de ré-gulation. Un excès de lumière inhibe spécifiquement la fixation d'azote.nitrogénase / nodule / photosynthèse / Rhizobium / Glycine max = soja Abbreviations : ARA, acetylene reducing activity; sARA, specific, ie per g nodule acetylene reducing activity; DW, dry weight; PFD, photon flux density.

The decline in N2 fixation rate in common bean with the onset of pod-filling: Fact or artifact

“…3B). This observation is more similar to those reported in studies of long-term, continuous exposure of soybean (Drevon et al, 1991) and peas (Sheikholeslam et al, 1980) to different light intensities. These studies indicated that longterm differences in photosynthate supply affected nodule mass and not specific nitrogenase activity.…”

Genotypic variability for tolerance to salinity of N2-fixing common bean (Phaseolus vulgaris)

“…The relative tolerance of some lines seems to depend on their ability to maintain an adequate leaf area insuring an important carbon supply permitting the development of an abundant and efficient nodular system, which in turn determines an important rate of nitrogen fixation and permits the plants to conserve their growth potentialities. The same behaviour has been observed in Glycine max-Bradyrhizobium japonicum symbiosis [8]. More work is needed to search at the nodules level, the physiological mechanisms involved in the lines differences in their sensitivity, and to explore a larger number of lines for more tolerant parents.…”