Agrobacterium tumefaciens е фитопатогенна бактерия, принадлежаща към ред Rhizobiales. Най-важната характеристика на тази бактерия е, че тя въвежда част от своята ДНК в растителни клетки и ги трансформира от нормални клетки в туморни клетки за кратко време, причинявайки жлъчна корона.
Тази бактерия е грам-отрицателен бацил, който образува белезникави или жълтеникави колонии и произвежда муцилагенен полизахарид в културална среда с въглехидрати. Той е изместен от перитритните жгутици, живее в почвата и заразява растителни клетки чрез рани.
Клетките на Agrobacterium tumefaciens, които започват да заразяват корен. Източник: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Симптомите, причинени от Agrobacterium при неговите гостоприемници, не се дължат на патогенния вид, а на вида плазмид (кръгов ДНК фрагмент), който имат. Съответно, бактериите, съдържащи Ti плазмиди, са туморни индуктори, които произвеждат жлъчна жлъчка, а бактериите, съдържащи Ri плазмиди, индуцират образуването на космати корени.
Този бактериален вид, заедно с определени вируси като вектори на генетичен материал за трансформиране на растителни видове, е открил ера в отглеждането на трансгенни растения с висок продуцентски потенциал. Освен това изследването на короните, произведени от Agrobacterium tumefaciens, представлява важна част от приложението на in vitro растителни тъканни култури.
В момента биотехнолозите използват тази бактерия и за трансформиране на други организми като насекоми и за прехвърляне на гени между сродни и несвързани растения.
Видове: Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902) Young et al., 2001 (валидно име)
Някои синоними са Agrobacterium radiobacter (Beijerinck и van Delden, 1902) Conn, 1942, и Agrobacterium tumefaciens (Smith and Townsend, 1907) Conn, 1942.
морфология
Agrobacterium tumefaciens е бациларна форма на бактерия, която е разпръснала странични жгутици и расте в бели и понякога жълтеникави колонии в културата.
Бациларната форма на бактерия показва, че външният й вид е с пръчковидна форма. Размерите на A. tumefaciens са дълги от 0.8 μm с ширина от 1,5 до 3 μm.
Бактериите от семейство Rhizobiaceae са грам-отрицателни бактерии, които присъстват между 1 и 6 жгутици. По-конкретно, A. tumefaciens пътува през 1 или 4 перитритозни жгутици. В случай, че има единичен флагел, той е страничен, а не полярен.
По отношение на растежа си в среда за култивиране, ако средата съдържа източник на въглехидрати, бактерията произвежда обилна полизахаридна слуз, подобна на тази, произведена от нейните роднини, ризобиални бактерии. Обикновено колониите имат гладък вид.
заболявания
Коронка жлъчка
Това заболяване се произвежда в повече от сто заразени растения, в които се образува жлъчка или тумор в структури като корени, дръжки и стъбла.
Туморите се развиват, след като бактериите навлизат в току-що направени рани върху чувствителен гостоприемник.
След като бактериите разпознаят рана и обратно, клетките, които са най-близо до нея, започват да се делят. Agrobacterium се свързва с клетъчните стени на своите домакини, но не нахлува в техните клетки.
Коронната жлъчка, произведена от Agrobacterium tumefaciens, в един момент може да доведе до спад на стъблото. Източник: jacilluch
Два или три дни след инфекцията се появява кондициониране в растителните клетки, което ги прави чувствителни към ДНК фрагмент от бактериалния плазмид, известен като Ti DNA, тъй като това е последователност, която индуцира тумори.
Този фрагмент от бактериална ДНК се интегрира с ядрената ДНК на растителната клетка гостоприемник и индуцира трансформация на растителни клетки от нормални в туморни клетки.
По-късно трансформираните клетки се делят и растат неконтролируемо независимо от бактериите и растението.
Жлъчката, образувана или в стъблото, или в корените на растенията, причинява продълговатите клетки, които са близо до ксилема или около него, да създават натиск върху съдовете на ксилема и те се компресират и дислоцират, ставайки по-малко ефективни за транспортиране водата вътре в растението.
В началото на заболяването туморите са почти сферични, бели и меки по текстура. Отначало те могат да бъдат объркани с калус продукт на раната. След това тъканите потъмняват поради смърт на периферните клетки и гниене.
Някои тумори могат да бъдат дървесни, а други могат да бъдат гъбасти. Размерът му може да бъде до 30 cm.
Космати корен
Това е заболяване, произведено от вида Agrobacterium tumefaciens и от неговите относителни Agrobacterium rhizogenes. И двата представят Ri плазмиди и индуцират образуването на космати корени в техните домакини, което показва много особен фенотип в корените на заразените растения.
Корените се развиват изобилно и приличат на коса или корени с много косми. Това се случва, след като бактериалната ДНК се интегрира в растителната ДНК и се стимулира синтеза на индол оцетна киселина, което насърчава диференцирането от нормални корени към космати корени.
Биологичен контрол
Коронната жлъчка, причинена от Agrobacterium tumefaciens, може да бъде биоконтролирана от бактерия от същия род (Agrobacterium radiobacter), която не е патогенна.
За този биоконтрол семената, разсадът и растенията от резници се обработват със суспензия на щам K84 на A. radiobacter, благодарение на производството на бактериоцин, известен като агроцин 84, който функционира като антибиотик срещу бактерии, таксономически свързани с него.
Това вещество избирателно инхибира фитопатогенните бактерии, които достигат до повърхността на растителните тъкани, импрегнирани с непатогенни бактерии. Известно е обаче, че в няколко страни има щамове на A. tumefaciens, резистентни към агроцин 84.
Химически контрол
В случай на череша, която е податлива на инфекция от A. tumefaciens, тя обикновено се лекува превантивно с дихлон (дихлоро нафтохинон).
Ti плазмидът от Agrobacterium tumefaciens е бактериален ДНК фрагмент, полезен в генното инженерство. Източник: Ti plasmid.svg: Mouagipderivative работа: Miguelferig
Препратки
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, et al. 2015. Класификация на по-високо ниво на всички живи организми. PLOS ONE 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Патология на растенията. 5 -то изд. Elsevier Academic Press. Съединени Американски щати. 922 стр.
- Каталог на живота: Годишен списък за 2019 г. Подробности за видовете: Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902) Young et al., 2001. Взета от: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Промени в пероксидаза и полипептидни профили в Nicotiana tabacum L., трансформирани с Agrobacterium rhizogenes. Селска наука, Санта Мария 25 (2): 229-232.
- Де ла Исла, Л. Фитопатология. 1994. Фитопатология. Следдипломна колегия, UTEHA Noriega Editores. 384 стр.