AGROBACTERIUM: OMINAISUUDET, MORFOLOGIA JA SAIRAUDET - BIOLOGIA - 2026

Agrobacterium on gramnegatiivisten bakteerien suku, joka kykenee aiheuttamaan tauteja kasveissa siirtämällä DNA: ta. DNA: n siirto sallii vastaanottavan kasvin modifioinnin bakteerin geneettisen informaation ilmentämisen mahdollistamiseksi. Tämän vuoksi tämän suvun bakteereita kutsutaan joskus "luonnon geenisuunnittelijoiksi".

Agrobacterium-sukua pidetään tällä hetkellä kelvottomana, ja sen sisältävät lajit on siirretty suurimmaksi osaksi suvulle Rhizobium. Jälkimmäinen suvu pystytettiin alun perin sisältämään kasvien endosymbioottisia bakteereja. Nämä bakteerit auttavat typen kiinnittymistä assosioituneiden kasvien, lähinnä palkokasvien, kanssa.

Agrobacteriumin geneettisen tiedon välitysmekanismi. Otettu osoitteesta commons.wikimedia.org

ominaisuudet

Ne eivät muodosta itiöitä, ne ovat gramnegatiivisia, aerobisia. Ne aiheuttavat happoreaktion mannitolin läsnä ollessa. Ne eivät tuota happoa tai kaasua glukoosi-peptoniväliaineessa.

Ne kykenevät indusoimaan kasvien tuumorien itsestään leviämistä. Tämä kapasiteetti johtuu pienen DNA-alueen geneettisestä siirrosta, joka on kannettu tuumorin indusoija (Ti) - tai juuren indusoija (Ri) -geeneihin.

Agrobacterium-lajit tunkeutuvat monien kaksisirkkojen ja joidenkin gymnosperm-kasvien haavoihin, kruunuun, juuriin ja varren läpi. Geeninsiirto johtaa bakteerien erityisten ominaisuuksien ilmentymiseen vastaanottajakasvussa.

Morfologia

Tämän suvun bakteerit ovat pieniä, lyhyitä sauvamaisia ​​(0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Ne ovat liikkuvia, koska 1-4 läpän läsnäoloa on sivusuunnassa. Jos heillä on yksi flagellum, niiden kiinnitys voi olla sivuttainen tai polaarinen.

Taksonomia ja systematiikka

Conn (1942) ehdotti Agrobacterium-suvun sisällyttämistä kahteen aikaisemmin Phytomonasille osoitettuun patogeeniseen lajiin: A. tumefaciens ja A. rhizogenes ja ei-patogeeniseen lajiin, A. radiobacter.

Myöhemmin lisättiin Agrobacterium rubi-, A. vitis- ja A. larrymoorei -lajeja niiden kyvyn vuoksi aiheuttaa kasvitauteja.

Eri Agrobacterium-lajien geneettiset tutkimukset osoittivat, että A. tumefaciensin (kasvaimen tuottaja) tai A. rhizogenesin (juurin tuottaja) sairauksia aiheuttava kyky voisi siirtyä Agrobacterium-kantojen välillä tai kadota. Myöhemmin osoitettiin, että tämä kyky tuottaa sairauksia johtuu plasmidien siirrosta.

Agrobacterium- ja Rhizobium-lajit ovat hyvin samankaltaisia ​​toisiinsa. Ainoa systemaattinen ero näiden sukujen välillä on niiden patogeeninen vuorovaikutus Agrobacteriumin tapauksessa tai symbioottinen (Rhizobium-suvun) kasvien kanssa.

Tämä ja se tosiasia, että Agrobacteriumin kyky tuottaa sairauksia voidaan menettää tai siirtää, johti monien kirjoittajien yhdistämään molemmat sukut yhdeksi (Rhizobium).

Sen aiheuttamat sairaudet

Agrobacterium-lajeilla voi olla suuri kyky tuottaa tauteja kasveissa. Ne tuottavat kahta päätyyppiä sairauksia.

Agrobacterium tumefaciens (nykyisin Rhizobium radiobacter) tuottaa kasvaimia tai sappia monien gymnosperm-, yksisirkkaisten ja kaksisirkkaisten kasvien lajien juurilla ja rungossa, mukaan lukien vähintään 40 kaupallisesti kiinnostavaa lajia.

Agrobacterium rhizogenes (nykyisin Rhizobium rhizogenes) puolestaan ​​aiheuttaa epätavallisen juurikasvua joissakin kaksisirkkaisissa kasveissa (karvainen juuritauti tai karvainen juuritauti).

Gallin tauti uverossa. Otettu osoitteesta commons.wikimedia.org

Tartunnan muodot

Sairauksien leviäminen voi tapahtua sekä patogeenisten kantojen maaperässä että saastuneen materiaalin leviämisen kautta. Jotta kannoilla olisi kyky tuottaa sairauksia, niillä on oltava erityisiä plasmideja. Näitä plasmideja kutsutaan Ti-plasmideiksi (kasvaimen indusoijiksi) tai Ri-plasmideiksi (juurten kasvun induktoreiksi).

Infektioprosessin aikana Ti- tai Ri-plasmidin segmentti, nimeltään T-DNA (siirto-DNA), kuljetetaan bakteereista vastaanottajakasveen.

Bakteerin T-DNA tunkeutuu kasvin solujen ytimeen ja integroituu kasvin DNA: hon. Seurauksena on, että kasvisolut muuntuvat geneettisesti, mikä mahdollistaa geneettisen informaation ilmentämisen bakteerin T-DNA: sta. Bakteeri-DNA: n ekspressio johtaa tuumorin kasvuun tai epänormaaliin juurtumiseen.

Joissakin tapauksissa A. tumefaciensin tuottamilla kasvaimilla tai sappioilla ei ole haitallisia vaikutuksia kasveihin. Muissa tapauksissa ne voivat aiheuttaa tartunnan saaneen kasvin kasvun hidastumisen ja jopa kuoleman.

Tämä tauti on levinnyt viime vuosina johtuen kasvien vaihdosta ja markkinoille saattamisesta taudin kanssa, mutta ilman näkyviä merkkejä siitä.

Karvaisen juuritaudin vaikutusta tartunnan saaneeseen kasviin ymmärretään huonosti. Jotkut kirjoittajat ovat osoittaneet, että A. rhizogenesin indusoimalla sekundaaristen juurten muodostumisella voi olla hyödyllisiä vaikutuksia tartunnan saaneeseen kasviin.

hoito

Kudossairauden hoidon tulisi olla ennalta ehkäisevää. Infektiotapauksessa taudin kehitys etenee joskus sairautta aiheuttavien bakteerien läsnäolosta riippumatta.

Kuparista ja valkaisuaineesta valmistettujen antibakteeristen tuotteiden käyttö voi vähentää A. tumefaciens -populaatioita kasvien pinnalla. Toinen ennaltaehkäisevä hoitomenetelmä on patogeenisten bakteerikantojen levittäminen, jotka kilpailevat patogeenisten kantojen kanssa.

Kreosoottipohjaisia ​​kemikaaleja, kuparipohjaisia ​​liuoksia ja vahvoja hapettimia voidaan käyttää kroonisen sappitaidon parantavaan hoitoon.

Koska karvaisen juuritaudin haitallisista vaikutuksista tartunnan saaneeseen kasviin ei ole näyttöä, ei ole erityistä hoitoa sitä vastaan.

Patogeenisuus ihmisillä

Vaikka Agrobacteriumin tiedetään ensisijaisesti olevan patogeeninen kasveille, se voi lopulta vaikuttaa ihmisiin. Ihmisissä sitä pidetään pilaavana organismina tai jolla on heikko kyky tuottaa tautia.

Kuitenkin A. tumefaciens voi olla vastuussa nenän infektioista potilailla, joilla on heikentynyt immuunijärjestelmä. Tämän bakteerin aiheuttamiin sairauksiin kuuluvat keskuslaskimokatetriin liittyvät infektiot, peritoniitti, veren infektiot, endokardin tulehdus, sappirakon tulehdus ja virtsatieinfektiot.

Agrobacterium voi olla resistentti monille antibiooteille, mukaan lukien kotrimoksatsoli ja tetrasykliini. Ainoa tähän mennessä onnistunut hoito on kefotaksiimi sappirakon tulehduksen hoidossa.

Agrobacteriumin kykyä siirtää geenejä kasveihin ja sieniin on käytetty geenitekniikan välineenä kasvien geenien parantamiseksi.

Tätä kykyä muuttaa isäntäorganismeja ei kuitenkaan rajoiteta kasveihin. Monia muita eukaryoottisia ja jopa prokaryoottisia organismeja voidaan manipuloida laboratorio-olosuhteissa Agrobacteriumin muuntamiseksi geneettisesti.

Monet hiiva- ja sienilajit on muutettu laboratoriossa Agrobacterium-menetelmällä. Tutkijat ovat myös onnistuneet transformoimaan levät, nisäkässolut ja gram-positiiviset bakteerit Streptomyces lividans.

Viitteet

1. Agrobacterium. Wikipediassa. Haettu 13. syyskuuta 2018 osoitteesta wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, toim. (2008). Agrobacterium: Biologiasta biotekniikkaan. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Agrobacterium radiobacterin aiheuttama septikemia. Infektio-lehti.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Ihmisten Agrobacterium-infektiot: kokemus yhdessä sairaalassa ja arviointi. Kliiniset tartuntataudit.
5. A. Ziemienowicz (2001). Agrobacterium T-DNA: n odysseia. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Toimituksellinen: "Agrobacterium-biologia ja sen soveltaminen siirtogeeniseen kasvien tuotantoon" Rajat kasvitieteessä.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: luonnon geenisuunnittelija. Kasvitieteen rajat.