Genotypic variability in phosphorus use efficiency for symbiotic N$_2$ fixation in common bean (Phaseolus vulgaris)

Vincent Vadez , Jean-Jacques Drevon

Three bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes (APN18, BAT271, G12168) were inoculated with a mixture of 3 rhizobia (R. etli CIAT632 and CIAT7115 and R. tropici CIAT899) and grown either with 10 mmol NO$_3^-$ $\cdot$week$^{-1}$ (NO$_3^-$fed) or with N$_2$ fixation (N$_2$-dependent) in an aerated nutrient solution under various P supplies. Phosphorous supplies for maximum plant growth varied between genotypes, and were always lower with N$_2$ than with NO$_3$. By contrast with NO$_3$-fed plants, N$_2$-dependent plants accumulated highly contrasting amounts of N at low versus high P supplies (72 versus 360 $\mu$mol P$\cdot$plant$^{-1}$ $\cdot$week$^{-1}$). Under low P, N$_2$-dependent APN18 and BAT271 fixed respectively 2 and 3 times more N$_2$ than G12168, although nodule dry weight was similar in these genotypes. The ratio N accumulation:plant P concentration (PUEN) showed large genotypic contrast under low P supply. It is concluded that these genotypic differences depend on the efficiency in use of P for N$_2$ fixation, which is linked to the partitioning of P in plants, and that PUEN may be used to screen for genotypic variation of N$_2$-dependent growth of legumes under low P supply.

Variabilité génotypique de l'efficacité d'utilisation du phosphore pour la fixation symbiotique d'azote chez le haricot (Phaseolus vulgaris). Trois génotypes de haricot (Phaseolus vulgaris L.) (APN18, BAT271, G12168) ont été inoculés avec un mélange de 3 rhizobia (R. etli CIAT632 and CIAT7115 and R. tropici CIAT899), et cultivés en hydroaéroponie soit avec 10 mmol NO$_3^-$$\cdot$semaine$^{-1}$ ou avec la fixation de N$_2$, sous divers apports hebdomadaires de P. La croissance était maximale pour des niveaux de P différents selon les génotypes, en étant toujours inférieure pour les plantes dépendant de la fixation de N$_2$. Celles-ci, contrairement aux plantes dépendant de NO$_3$, accumulaient des quantités différentes d'azote à faible ou fort P (72 versus 360 $\mu$mol P$\cdot$plante$^{-1}$$\cdot$semaine$^{-1}$), ce qui indique une relation spécifique entre la fixation de N$_2$ et la nutrition P. A faible P, APN18 et BAT471 fixaient 2 à 3 fois plus de N$_2$ que G12168, avec des masses nodulaires similaires, mais un ratio N accumulation:P concentration (PUEN) variant significativement selon les génotypes. Il est conclu que ces différences génétiques pour la fixation N$_2$ sous bas P dépendent de l'efficacité d'utilisation du P, qui est liée à la répartition du P entre les organes, et que le ratio PUEN peut être utilisé pour sélectionner des lignées plus tolérantes à la carence P.

Mots clés: N$_2$ fixation; phosphorous; symbiosis<br>---<br>fixation d'azote; Phaseolus vulgaris; phosphore; Rhizobiaceae; symbiose

Domaines: Sciences agricoles; Ecologie, Environnement

Vincent Vadez, Jean-Jacques Drevon. Genotypic variability in phosphorus use efficiency for symbiotic N$_2$ fixation in common bean (Phaseolus vulgaris). Agronomie, 2001, 21 (6-7), pp.691-699. ⟨10.1051/agro:2001162⟩. ⟨hal-00886146⟩