Agrobacterium tumefaciens egenskaper, morfologi, sjukdomar

1434
Charles McCarthy

Agrobacterium tumefaciens det är en fytopatogen bakterie som tillhör Rhizobiales-ordningen. Det viktigaste kännetecknet för denna bakterie är att den introducerar en del av sitt DNA i växtceller och omvandlar dessa från normala celler till tumörceller på kort tid, vilket orsakar krongall..

Denna bakterie är en gramnegativ stav som bildar vitaktiga eller gulaktiga kolonier och producerar en slemhinnig polysackarid i odlingsmedier med kolhydrater. Det förflyttas av peritrika flageller, bor i jorden och infekterar växtceller genom sår..

Agrobacterium tumefaciens-celler börjar infektera en rot. Källa: A. G. Matthysse, K. V. Holmes, R. H. G. Gurlitz [Public domain]

Symtomatologin som orsakar Agrobacterium i deras värdar beror det inte på den patogena arten, utan på typen av plasmid (cirkulärt DNA-fragment) de har. Följaktligen är bakterier som innehåller Ti-plasmider tumörinducerare som producerar krongall och bakterier som innehåller Ri-plasmider inducerar bildandet av håriga rötter..

Denna bakteriearter, tillsammans med vissa virus som vektorer av genetiskt material för att transformera växtarter, har öppnat en era i odlingen av transgena växter med hög produktiv potential. Dessutom har studien av krongallarna producerat av Agrobacterium tumefaciens var en viktig del av växtvävnadsodlingsapplikationer in vitro.

För närvarande använder bioteknologer denna bakterie också för att transformera andra organismer som insekter och överföra gener mellan besläktade och orelaterade växter..

Agrobacterium och Ti-plasmiden infekterar endast dikotyledona växter, och det har identifierats att båda A. tumefaciens Vad A. radiobakterier infektera rötter av värdar som ärtor, majs, lök, tobak, gurka och tomat.

Ur en taxonomisk synvinkel, även om denna bakterie är bättre känd som Agrobacterium tumefaciens, aktuellt giltigt namn är Rhizobium radiobacter.

Artikelindex

  • 1 Allmänna egenskaper
    • 1.1 Livsmiljö
    • 1.2 Taxonomi
  • 2 Morfologi
  • 3 sjukdomar
    • 3.1 Krongall
    • 3.2 Hårig rot
  • 4 Biologisk kontroll
    • 4.1 Kemisk kontroll
  • 5 Referenser

Generella egenskaper

Agrobacterium tumefaciens den har inte förmågan att fixera kväve. Det parasiterar rötter och stjälkar och orsakar överdriven celltillväxt som kallas krongall. Det orsakar också håriga eller håriga rot samt stamgaller.

Agrobacterium tumefaciens orsakar sjukdomen som kallas krongall på många växters stam och rötter. Källa: C-M [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

För att skilja detta bakteriesläkt från andra släkter används en serie specifika biokemiska tester, såsom användning av nitrater, sockermetabolism och indolproduktion..

Det anses att i denna infektion av A. tumefaciens, och i andra som producerar överdriven tillväxt, deformation och vissnande, finns det en hormonell obalans som resulterar i ackumulering av cytokininer och indolättiksyra. Det är dock inte känt om denna ansamling av fytohormoner är en orsak eller effekt av infektionen..

Det har visats att Ti-plasmiderna från bakterien A. tumefaciens innehåller gener som kodar för produktion av cytokininer och indolättiksyra.

Livsmiljö

Den lever i jorden, särskilt i rhizosfären, på platser med heta klimat eller överlever dessa markförhållanden under lång tid.. Agrobacterium Det är orsaken till gallan på kronan av träartade arter, särskilt av sten- och kärnfruktträd, brambles, vinstockar och pilar, gallan av stammen av hallon och björnbär.

Deras fria celler kan infektera rötterna till en specifik värd som ligger nära dem. Bakterieceller lockas till skadade eller skadade rötter.

På platser med hög nederbörd och där pH är cirka 6,0, lockas bakterier ofta permanent till rotförlängningszonen. I denna bemärkelse, i jordar med tillräckligt pH och hög luftfuktighet, kan infektionen bli större och öka utseendet på krongallen..

Denna bakteriearter kräver, förutom såren i rötterna, ett fenomen av attraktion och induktiv princip att initialt sprida utvecklingen av celler, samt att senare bilda gallor. Det måste finnas ett ömsesidigt erkännande mellan henne och växten.

Denna bild visar Agrobacterium tumefaciens som växer runt kambium i en infekterad morotsskärning. Källa: FruitDefendu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Taxonomi

Rike: Bakterier (Eubacteria)

Subkingdom: Negibakterier

Phylum: Proteobakterier

Klass: Alfafroteobakterier

Beställning: Rhizobiales

Familj: Rhizobiaceae

Kön: Rhizobium

Arter: Rhizobium radiobacter (Beijerinck och van Delden, 1902) Young et al., 2001 (giltigt namn)

Vissa synonymer är Agrobacterium radiobacter (Beijerinck och van Delden, 1902) Conn, 1942 och Agrobacterium tumefaciens (Smith och Townsend, 1907) Conn, 1942.

Morfologi

Agrobacterium tumefaciens är en bakterie med en bacillär form, som har spridit lateral flagella, och som i kultur växer i kolonier som är vita och ibland gulaktiga..

Bacillärformen hos en bakterie indikerar att dess utseende är stavformad. Dimensionerna på A. tumefaciens är 0,8 μm långa och 1,5 till 3 μm breda.

Bakterier i familjen Rhizobiaceae är gramnegativa bakterier som uppvisar mellan 1 och 6 flageller. Specifikt A. tumefaciens färdas genom 1 eller 4 peritrika flageller. I fallet med en enda flagellum är den lateral och inte polär.

Med avseende på dess tillväxt i odlingsmedier, om mediet innehåller en kolhydratkälla, producerar bakterien en riklig slemhinna av polysackarid-typ, liknande den som produceras av dess släktingar, de rhizobiala bakterierna. Kolonier har i allmänhet ett smidigt utseende.

Sjukdomar

Crown gall

Denna sjukdom produceras i mer än hundra infekterade växter där en gall eller tumör bildas i strukturer som rötter, petioles och stjälkar..

Tumörer utvecklas efter att bakterier kommer in i nygjorda sår på en mottaglig värd.

När bakterierna känner igen ett sår och tvärtom börjar cellerna som ligger närmast det dela sig. Agrobacterium fäster vid dess värders cellväggar, men invaderar inte deras celler.

Krongallen som produceras av Agrobacterium tumefaciens kan någon gång orsaka att stjälken faller. Källa: jacilluch [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]

Två eller tre dagar efter infektion sker en konditionering i växtceller som gör dem känsliga för ett DNA-fragment av bakterieplasmiden, känd som Ti DNA, eftersom det är en sekvens som inducerar tumörer.

Detta fragment av bakteriellt DNA integreras med kärn-DNA i värdväxtcellen och inducerar en transformation av växtceller från normala till tumörceller..

Senare transformerade celler delar sig och växer okontrollerat oberoende av bakterierna och växten.

Gallen som bildas antingen i stammen eller i växternas rötter orsakar att de långsträckta cellerna som ligger nära xylem eller runt den, producerar ett tryck på xylemkärlen och dessa komprimeras och förskjuts och blir mindre effektiva för att transportera vattnet inuti anläggningen.

I början av sjukdomen är tumörerna nästan sfäriska, vita i färg och mjuka i konsistensen. Först kan de förväxlas med en sår av kallusprodukt. Då blir vävnaderna mörkare på grund av perifer celldöd och ruttning.

Vissa tumörer kan vara träiga och andra kan vara svampiga. Storleken kan nå 30 cm.

Hårig rot

Det är en sjukdom som produceras av arten Agrobacterium tumefaciens och för hans släkting Agrobacterium rhizogenes. Båda presenterar Ri-plasmider och inducerar bildandet av håriga rötter i sina värdar, vilket visar en mycket speciell fenotyp i rötterna hos infekterade växter..

Rötterna utvecklas rikligt och ser ut som hår eller rötter med många hårstrån. Detta inträffar när det bakteriella DNA: n har integrerats i växt-DNA: t och syntesen av indolättiksyra stimuleras, vilket främjar differentieringen från normala rötter till håriga rötter..

Biologisk kontroll

Galan på kronan orsakad av Agrobacterium tumefaciens kan biokontrolleras av en bakterie av samma släkte (Agrobacterium radiobacter), vilket inte är patogent.

För denna biokontroll behandlas frön, plantorna och växtstickorna med en suspension av K84-stammen av A. radiobakterier, tack vare produktionen av en bakteriocin som kallas agrocin 84, som fungerar som ett antibiotikum mot bakterier som är taxonomiskt relaterade till det.

Detta ämne hämmar selektivt de fytopatogena bakterierna som når ytan på växtvävnaderna impregnerade med de icke-patogena bakterierna. Det är dock känt att det i flera länder finns stammar av A. tumefaciens resistent mot agrocin 84.

Kemisk kontroll

När det gäller körsbärsträdet, som är mottagligt för infektion av A. tumefaciens, det behandlas vanligtvis förebyggande med diklon (diklornaftokinon).

Agrobacterium tumefaciens Ti-plasmiden är ett bakteriellt DNA-fragment användbart vid genteknik. Källa: Ti plasmid.svg: Mouagipderivativt arbete: Miguelferig [CC0]

Referenser

  1. Ruggiero, M.A., Gordon, D.P., Orrell, T.M., Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, R.C., et al. 2015. En högre klassificering av alla levande organismer. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
  2. Agrios, G.N. 2005. Växtpatologi. 5th red. Elsevier Academic Press. Amerikas förenta stater. 922 s.
  3. Livskatalog: Årlig checklista för 2019. Artdetaljer: Rhizobium radiobacter (Beijerinck och van Delden, 1902) Young et al., 2001. Hämtat från: catalogueoflife.org
  4. Echeverrigaray, S. 1995. Förändringar i peroxidas- och polypeptidprofiler i Nicotiana tabacum L. förvandlad med Agrobacterium rhizogenes. Landsbygdsvetenskap, Santa Maria 25 (2): 229-232.
  5. De la Isla, L. Fytopatologi. 1994. Fytopatologi. Forskarskolan, UTEHA Noriega Editores. 384 s.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.