DOI: 10.1051/agro:2001156

Agronomie 21 (2001) 645-651

Genotypic difference in the short-term response of nitrogenase activity (C₂H₂ reduction) to salinity and oxygen in the common bean

Rachid Serraj^a, Humberto Vasquez-Diaz^b, German Hernandez^b and Jean-Jacques Drevon<sup>c

a</sup>  Département de Biologie, Faculté des Sciences-Semlalia, BP 2390, Marrakech, Morocco
^b  Laboratorio de Rhizobiologia, Estacion Experimental de Nutricion Vegetal la Renee, La Habana, Cuba
^c  Laboratoire de Recherche sur les Symbiotes des Racines, INRA, place Viala, 34060 Montpellier, France

(Received 5 December 2000; revised 29 May 2001; accepted 10 June 2001)

Abstract
Four genotypes of common bean (Phaseolus vulgaris L.) differing in seed color, were grown hydroponically in a growth chamber to study the short-term effects of 0.1 M NaCl on their symbiotic acetylene reducing activity (ARA). For all genotypes, the ARA was reduced dramatically during the first hour following NaCl application. This was followed by a slower decrease during the next 5 h during which genotypical differences in response to salinity were found. When expressed as percent of the control, the red-seed genotype was significantly less inhibited by NaCl than the three others. For all genotypes, the increase in ARA after raising rhizosphere pO₂ was affected by the NaCl treatment. With NaCl the red-seed genotype showed the highest stimulation by pO₂, which was associated with its higher tolerance to NaCl application. However for all genotypes, raising pO₂ did not allow a complete recovery from the NaCl effect. It is concluded that nitrogenase inhibition by NaCl application in common bean varies among genotypes, and is associated with a short-term nodule limitation by O₂ diffusion, although other mechanisms may also be involved in nodule inhibition by NaCl.

Résumé
Effets à court terme de la salinité sur l'activité nitrogénase nodulaire et sa réponse à l'oxygène chez le haricot. Quatre génotypes de haricot (Phaseolus vulgaris L.) différant par la couleur des téguments de leur graine, ont été cultivés hydroponiquement en chambre de culture afin d'étudier les effets de NaCl sur leur fixation symbiotique d'azote et leur croissance. L'activité réductrice de l'acétylène (ARA) était fortement réduite pendant la première heure suivant l'application de NaCl. Cette baisse initiale était suivie d'une baisse plus lente durant laquelle des différences variétales ont été mesurées. Le génotype R était significativement moins inhibé par NaCl que les 3 autres. Pour tous les génotypes, la stimulation d'ARA par augmentation de la pO₂ rhizosphérique était modifiée par le traitement salin. Avec NaCl, le génotype R présenta la plus forte stimulation par la pO₂, qui était associée à sa plus forte tolérance à NaCl. Toutefois quel que soit le génotype, l'élévation de pO₂ ne compensa pas totalement l'inhibition par NaCl. Il est conclu que l'inhibition de la nitrogénase par la salinité chez le haricot fixateur d'azote varie entre génotypes, et est associée à une limitation du métabolisme nodulaire par un manque d'O₂, bien que d'autres mécanismes d'inhibition par NaCl puissent être impliqués.

Key words: N₂ fixation / oxygen diffusion / Phaseolus vulgaris / Rhizobium / salinity

Mots clés : fixation d'azote / diffusion d'oxygène / Phaseolus vulgaris / Rhizobium / salinité

Correspondence and reprints: Rachid Serraj
    e-mail: R.Serraj@cgiar.org

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2001