Effect of Inoculation Level on the Impact of the PGPR Azospirillum lipoferum CRT1 on Selected Microbial Functional Groups in the Rhizosphere of Field Maize
Abstract
The impact of inoculated plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on its host physiology and nutrition depends on inoculum level. Whether the impact of the inoculated PGPR on the indigenous rhizosphere microbiota also varies with the PGPR inoculum level is unclear. Here, we tested this issue using the PGPR Azospirillum lipoferum CRT1—maize model system, where the initial seed inoculation is known to enhance maize growth and germination, and impacts the maize rhizomicrobiota, including microbial functional groups modulating plant growth. A. lipoferum CRT1 was added to the seeds at standard (105–6 cells.seed−1) or reduced (104–5 cells.seed−1) inoculation levels, in three fields. The effect of the two PGPR formulations was assessed on maize growth and on the nifH (nitrogen fixation), acdS (ACC deaminase activity) and phlD (2,4-diacetylphloroglucinol production) microbial functional groups. The size of the three functional groups was monitored by qPCR at the six-leaf stage and the flowering stage, and the diversity of the nifH and acdS functional groups (as well as the bacterial community) were estimated by MiSeq metabarcoding at the six-leaf stage. The results showed that the benefits of the reduced inoculant formulation were significant in two out of three fields, but different (often lower) than those of the standard formulation. The effects of formulations on the size of the three functional groups differed, and depended on field site and functional group. The reduced formulation had an impact on the diversity of nifH and acdS groups at one site, whereas the standard formulation had an impact at the two other sites. Inoculation significantly impacted the total bacterial community in the three fields, but only with the reduced formulation. In conclusion, the reduced inoculant formulation impacted the indigenous rhizosphere microbiota differently, but not less efficiently, than the standard formulation.
L'impact des rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) inoculées sur la physiologie et la nutrition de leur hôte dépend du niveau d'inoculum. Il n'est pas clair si l'impact du PGPR inoculé sur le microbiote indigène de la rhizosphère varie également avec le niveau d'inoculum du PGPR. Ici, nous avons testé ce problème en utilisant le système de modèle de maïs PGPR Azospirillum lipoferum CRT1, où l'inoculation initiale des graines est connue pour améliorer la croissance et la germination du maïs, et a un impact sur le rhizomicrobiote du maïs, y compris les groupes fonctionnels microbiens modulant la croissance des plantes. A. lipoferum CRT1 a été ajouté aux graines au niveau standard (10 5–6 cellules.graine −1 ) ou réduit (10 4–5 cellules.graine −1) niveaux d'inoculation, dans trois champs. L'effet des deux formulations de PGPR a été évalué sur la croissance du maïs et sur les groupes fonctionnels microbiens nifH (fixation de l'azote), acdS (activité ACC désaminase) et phlD (production de 2,4-diacétylphloroglucinol). La taille des trois groupes fonctionnels a été suivie par qPCR au stade six feuilles et au stade floraison, et la diversité des nifH et acdSles groupes fonctionnels (ainsi que la communauté bactérienne) ont été estimés par métabarcoding MiSeq au stade six feuilles. Les résultats ont montré que les bénéfices de la formulation réduite d'inoculant étaient significatifs dans deux champs sur trois, mais différents (souvent inférieurs) de ceux de la formulation standard. Les effets des formulations sur la taille des trois groupes fonctionnels différaient et dépendaient du site de terrain et du groupe fonctionnel. La formulation réduite a eu un impact sur la diversité des nifH et des acdSgroupes sur un site, alors que la formulation standard avait un impact sur les deux autres sites. L'inoculation a eu un impact significatif sur la communauté bactérienne totale dans les trois champs, mais uniquement avec la formulation réduite. En conclusion, la formulation réduite d'inoculant a eu un impact différent, mais pas moins efficace, sur le microbiote indigène de la rhizosphère que la formulation standard.
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