Colonization of the nitrogen-fixing bacterium Gluconacetobacter diazotrophicus in a large number of Canadian corn plants

G.Tian, P.Pauls, Z.Dong, L.M. Reid, and L.Tian
Page(s) 1009-1016  | doi:10.4141/CJPS08040 | Published by the Agricultural Institute of Canada

Full text (PDF 177 kb)    

Abstract: Gluconacetobacter diazotrophicus is a nitrogen-fixing bacterium originally found in sugarcane. In this report, we studied colonization of this bacterium in corn (Zea mays) using 17 inbred grain corn lines and 10 sweet corn varieties. Gluconacetobacter diazotrophicus was inoculated to roots of different corn plants. Thirty days after inoculation, the presence of the bacterium in plant tissues was evaluated via polymerase chain reaction using specific primers. The research showed that it was possible to introduce G. diazotrophicus into a large number of corn genotypes. The bacterium was detected in 11 grain corn lines and 9 sweet corn varieties and the overall colonization in corn was 74.1%. The bacterium was detected in stems and leaves from the primary site of inoculation, indicating the bacterium could move to other organs and the bacterium showed a positive adaptation to the new host plant. The bacterium population size in colonized plants ranged from 200 to 3000 per fresh gram of tissues. Some grain and sweet corn genotypes were not colonized by the bacterium, indicating that genetic difference exists in corn plants which influences colonization. Sucrose content in stem tissues of sweet corn varieties was higher than that in grain plants. Analysis of all the corn genotypes showed that there was a positive correlation between plant sucrose content and colonization efficiency. The study indicates that corn can be a potential new host plant for G. diazotrophicus.

Key words: Grain corn, nitrogen-fixing bacterium, sugar content, sweet corn

Résumé: Gluconacetobacter diazotrophicus est une bactérie fixatrice d’azote peuplant habituellement la canne à sucre. Les auteurs ont étudié la colonisation du maïs (Zea mays) par cette bactérie grâce à dix-sept lignées autogames de maïs-grain et à dix variétés de maïs sucré. À cette fin, ils ont inoculé G. diazotrophicus aux racines de divers plants. Trente jours après, ils ont évalué la présence de la bactérie dans les tissus par la réaction en chaîne de la polymérase, en recourant à des amorces spécifiques. Leurs recherches prouvent qu’on peut introduire G. diazotrophicus dans beaucoup de génotypes du maïs. La bactérie a été décelée dans 11 lignées de maïs-grain et 9 variétés de maïs sucré, le degré de colonisation global s’établissant`a 74,1 %. La bactérie a été retrouvée dans la tige et les feuilles ailleurs qu’au site primaire d’inoculation, signe qu’elle peut gagner d’autres organes. La bactérie s’adapte positivement à son nouvel hôte. La taille de la population bactérienne chez les plants colonisés varie de 200 à 3 000 unités par gramme de tissu frais. Certains génotypes de maïs-grain et de maïs sucré résistent à la colonisation, ce qui signale l’existence de variations génétiques susceptibles d’influer sur la colonisation. La tige des variétés de maïs sucré renferme plus de sucrose que celle des plants de maïs-grain. L’analyse des génotypes de maïs révèle l’existence d’une corrélation positive entre la teneur en sucrose du plant et l’efficacité de la colonisation. Les résultats de l’étude indiquent que le maïs pourrait devenir un nouvel hôte de G.. diazotrophicus.

Mots clés : Maïs grain, bactérie fixatrice d’azote, teneur en sucre, maïs sucré

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