Taxonomic and phylogenetic study of rhizobium strains symbionts of common bean (Phaseolus vulgaris L.) isolated from Mexico

Bactérias diazotróficas conhecidas como rizóbios são importantes por realizarem a fixação biológica de nitrogênio (FBN) em simbiose com leguminosas, sendo, em alguns casos, utilizadas como inoculantes microbianos, substituindo o uso de fertilizantes nitrogenados. A identificação e a classificação dos microrganismos capazes de realizar a FBN fornecem conhecimento sobre a evolução e a relação entre as espécies, permitindo estudar aquelas de maior interesse biotecnológico. Em relação à planta hospedeira, o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) é a principal leguminosa utilizada na alimentação humana na América do Sul, América Central, África e em alguns países da Ásia. O objetivo deste trabalho foi determinar o grupo taxonômico e as relações filogenéticas de três estirpes de rizóbios (CNPSo 661, 666 e 668), isoladas do centro principal de origem/diversidade genética da leguminosa hospedeira, o México, por meio de um estudo polifásico. Em estudos prévios, essas três estirpes foram identificadas como pertencendo a uma nova linhagem (PEL-3). As sequências do gene 16S rRNA posicionaram as três estirpes em um grande grupo, incluindo R. etli. A análise de sequências multilocus (multilocus sequencing analysis, MLSA) de quatro genes conservados (recA, glnII, gyrB e rpoA) posicionou as três estirpes em um grupo distinto de todas as outras espécies descritas, com 100 % de suporte bootstrap e a identidade de nucleotídeos (nucleotide identity, NI) dos quatro genes concatenados com a espécie mais próxima, R. etli, foi de 95,0 %. Os valores médios de identidade de nucleotídeos do genoma total (average nucleotide identity, ANI) da estirpe CNPSo 668 com a espécie mais próxima, R. etli, foi de 92,9 %. Nas análises do gene de fixação do nitrogênio nifH e do gene de nodulação nodC, as estirpes foram agrupadas com outros simbiontes do feijoeiro. Outros aspectos fenotípicos e genotípicos foram determinados para o novo grupo e os dados suportaram a descrição das três estirpes CNPSo como uma nova espécie, para a qual o nome Rhizobium esperanzae foi proposto e aceito. A estirpe tipo representativa da nova espécie é a CNPSo 668T (= UMR 1320T = Z87-8T = LMG 30030T = U 10001T).Diazotrophic bacteria known as rhizobia are important due to their capacity of establishing the biological nitrogen fixation (BNF) process when in symbiosis with legumes; in some cases, the bacteria are used as microbial inoculants, replacing the use of nitrogen fertilizers. The identification and the classification of microorganisms capable of performing BNF are important to generate knowledge about their evolution and the relationships between species, allowing the study of those of greater biotechnological interest. In relation to the host plants, common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the main legume used for human consumption in South America, Central America, Africa and some Asian countries. The objective of this study was to determine the taxonomic group and the phylogenetic relationships of three strains (CNPSo 661, 666 e 668) isolated from the main center of genetic origin/diversity of the legume host, Mexico, by means of a polyphasic study. In previous studies these three strains were identified as belonging to a new rhizobial lineage (PEL3). Sequences of the 16S rRNA gene positioned the three strains in a large clade including R. etli. Multilocus sequence analysis (MLSA) with four housekeeping genes (recA, glnII, gyrB and rpoA) positioned the three strains in a clade distinct from all other described species, with 100 % bootstrap support, and nucleotide identity (NI) of the four concatenated genes with the closest species R. etli was 95.0 %. Average nucleotide-identity (ANI) values of the whole genome of CNPSo 668T and the closest species, R. etli, was 92.9 %. In the analyses of the nitrogen-fixation gene nifH and of the nodulation gene nodC, the strains composed a cluster with other rhizobial symbionts of common bean. Other phenotypic and genotypic traits were determined for the new group and the data supported the description of the three CNPSo strains as a novel species, for which the name Rhizobium esperanzae was proposed and accepted. The type strain for the new species is CNPSo 668T (=UMR 1320T =Z87-8T =LMG 30030 T =U 10001T)