DOI: 10.1051/agro:2001162

Agronomie 21 (2001) 691-699

Genotypic variability in phosphorus use efficiency for symbiotic N₂ fixation in common bean (Phaseolus vulgaris)

Vincent Vadez^a and Jean-Jacques Drevon<sup>b

a</sup>  CIAT, Centro Internacional de Agricultura Tropical, Apdo Aereo 6713, Programa de Nutricion Frijol, Cali, Colombia
^b  Laboratoire de Recherche sur les Symbiotes des Racines, INRA (Institut National de la Recherche Agronomique), place Viala, 34060 Montpellier Cedex, France

(Received 27 January 2001; revised 3 June 2001; accepted 19 July 2001)

Abstract
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 NO₃^- week^-1 (NO₃^-fed) or with N₂ fixation (N₂-dependent) in an aerated nutrient solution under various P supplies. Phosphorous supplies for maximum plant growth varied between genotypes, and were always lower with N₂ than with NO₃. By contrast with NO₃-fed plants, N₂-dependent plants accumulated highly contrasting amounts of N at low versus high P supplies (72 versus 360 mol Pplant^-1 week^-1). Under low P, N₂-dependent APN18 and BAT271 fixed respectively 2 and 3 times more N₂ 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 N₂ fixation, which is linked to the partitioning of P in plants, and that PUEN may be used to screen for genotypic variation of N₂-dependent growth of legumes under low P supply.

Résumé
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 NO₃^- semaine^-1 ou avec la fixation de N₂, 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 N₂. Celles-ci, contrairement aux plantes dépendant de NO₃, accumulaient des quantités différentes d'azote à faible ou fort P (72 versus 360 mol Pplante^-1 semaine^-1), ce qui indique une relation spécifique entre la fixation de N₂ et la nutrition P. A faible P, APN18 et BAT471 fixaient 2 à 3 fois plus de N₂ 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 N₂ 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.

Key words: N₂ fixation / Phaseolus vulgaris / phosphorous / Rhizobiaceae / symbiosis

Mots clés : fixation d'azote / Phaseolus vulgaris / phosphore / Rhizobiaceae / symbiose

Correspondence and reprints: Jean-Jacques Drevon
    e-mail: drevonjj@ensam.inra.fr

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2001