- Kuvaus
- Yhteisvaikutukset kasvin kanssa
- Xanthan
- Eristäminen
- Kulttuurimedia
- Maito tween
- Kuninkaan B
- PYM
- YMM
- Inkubointiolosuhteet
- Ksantaanin tuotanto
- Metabolisen aktiivisuuden havaitseminen
- patofysiologia
- Viitteet
Xanthomonas campestris on proteobakteerilaji (luokka: Gamma-proteobakteerit, järjestys: Xantomonadales, perhe: Xanthomonadaceae), kasvipitogeeninen, joka vaikuttaa tärkeisiin kasveihin.
X. campestris edustaa kasvussa epifyyttista vaihetta, jossa se ei vahingoita sitä. Tämä vaihe on ennen tartuntaa, se syntyy, kun bakteerit lisääntyvät suotuisten ympäristövaihtelujen vuoksi. Tämän lajin aiheuttama tartunta aiheuttaa tartunnan saaneessa kasvassa erilaisia oireita, jotka voivat lopulta rappeutua kuolemaan.
Kuva 1. X. campestriksen tartunnan aiheuttamat oireet. Lähde: kirjailija Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.
X. campestris tunnetaan myös hyvin biopolymeerin ksantaanikumin tai ksantaanin tuottamiseksi, polysakkaridiksi, joka erittyy väliaineeseen (eksopolysakkaridi) ja lisää vesipitoisten liuosten viskositeettia.
Eksopolysakkaridiksentaani oli ensimmäinen kaupallisesti tärkeä sivutuote, joka syntyi maissitärkkelyksen käymisprosesseissa. Sitä tuotetaan tällä hetkellä suurina määrinä ja sillä on monia sovelluksia sen ominaisuuksien vuoksi sakeutus- ja emulgointiaineina. Ksantaania käytetään muun muassa elintarvike-, lääke-, kosmetiikka-, maatalous- ja öljyteollisuudessa.
Kuvaus
Xanthomonas campestris on gram-negatiivinen, pakollinen aerobinen, fakultatiivinen saprofyyttibakteeri. Se on liikkuva, välillä 0,2 - 0,6 um ja välillä 0,8 - 2,9 um. Se voi esiintyä yksinäisenä yksikkönä tai muodostuneina filamenteina, niiden ympäröimänä ksantaanilla, niiden tuottamalla eksopolysakkaridilla.
Ksantaani suosii X. campestris -kerrosten muodostumista ja myös suojaava vaikutus rakenteeseen muodostettuihin yhteisöihin, kun lämpötilan, pH: n, ultraviolettisäteilyn, voimakkaiden osmoottisten variaatioiden ja / tai kosteuden lasku tapahtuu äkillisesti.
Yhteisvaikutukset kasvin kanssa
Tällä lajilla on useita mekanismeja estääkseen tartunnan saaneiden kasvien puolustusvasteita. Kasvin ensimmäinen este bakteeri-infektiota vastaan on soluseinä ja pinta-aineet, joilla on antimikrobista vaikutusta.
X. campestris voi tartuttaa kasvin lehdistöstomaattiensa (huokosten, joissa tapahtuu kaasunvaihto ympäristön kanssa), hydatodien (tyyppi stoma, jossa liiallinen vesi erittyy) tai olemassa olevien haavojen kautta.
Kasvit yleensä sulkevat vatsan, kun mikro-organismit hyökkäävät niihin. Kuitenkin X. campestris tuottaa virulenssitekijän, joka estää vatsan sulkeutumisen, mikä suosii enemmän bakteerien pääsyä kasviin ulkoisesta ympäristöstä.
Kun bakteerit ovat kasvin sisällä, ne estävät veden kuljettamisen estämällä verisuonikudoksia. Seurauksena on lehtien nekroosi ja tartunnan saaneiden osien kuivuminen.
Lisäksi X. campestris tuottaa yhdisteen nimeltä neutraali syklinen β- (1,2) glukaani, joka estää puolustusgeenien ekspression kasvussa. Nämä yhdisteet voidaan yhdistää bakteerien periplasmiseen tilaan tai erittyä solunulkoiseen ympäristöön edistäen bakteerien liikkuvuutta, niiden virulenssia ja biofilmien muodostumista.
Xanthan
Xanthomonasin tuottama ksantaani toimii virulenssitekijänä, vähentäen tartunnan saaneen kasvin immuunivastetta ja lisäämällä bakteerien infektiokykyä.
Ksantaani on polysakkaridi, joka koostuu 5 sokeriyksiköstä, jotka toistetaan (2 glukoosia, 2 mannoosia ja 1 glukuronihappo) ja polymeroituvat.
Ksantaanin synteesi riippuu klusterikumiin kutsutusta operonista (ryhmä geenejä, jotka muodostavat toiminnallisen yksikön), jolla on 12 geeniä, jotka ovat yhden promoottorialueen hallinnassa.
Eristäminen
X. campestris pv. campestris voidaan eristää lehtikudoksesta, jossa on "V" -muotoisia pisteitä, tai vaurioituneesta verisuonikudoksesta tai kasvin kaulasta, ts. kasvin vaurioituneilta alueilta.
X. campestris -kantojen saamiseksi valitaan näyte vaurioitunut alue (lehtipiput tai hedelmäpisteet tai tölkit). Jos kasvussa ei havaita vaurioita, näytteinä otetaan kudos, joka on alttiimpi vaurioitumiselle, ja ne analysoidaan viljelyalustoilla ja polymeraasiketjureaktiomenetelmällä (PCR).
Kulttuurimedia
Käytettyihin viljelyalustoihin kuuluvat seuraavat:
Maito tween
Mikro-organismien ensimmäiseksi eristämiseksi kasvakudosnäytteistä voidaan käyttää maitotransferaatti (MT) -väliainetta:
10 ml rasvatonta maitoa, 0,25 g CaCI 2, 10 g peptonia proteaasin nro 3, 15 g Bacto-agaria, 0,5 g tyrosiinia, 10 ml Tween 80: tä, 80 mg kefaleksiini (2 ml NaOH 4%), 200 g sykloheksimidia (2 ml: ssa 75% metanolia), 100 mg vankomysiiniä (1 ml tislattua vettä).
Rasvaton maito, kefaleksiini, sykloheksimidi ja vankomysiini-liuokset on steriloitava suodattamalla ja lisättävä väliaineeseen 50 ° C: ssa.
Kuninkaan B
Annettuaan bakteeripesäkkeet kasvaa MT: ssä, ne, jotka ovat kaikkein samankaltaisia X. campestriksen kanssa (keltaiset pigmenttipesäkkeet 72 ja 120 tunnin viljelyn aikana), voidaan siirtää Kingin B-elatusaineeseen:
20 g peptonia proteaasin nro 3, 20 g agar, 1,5 g K 2 HPO 4, 1,5 g MgSO 4 x / H 2 O, 10 ml glyserolia, 700 tislattua vettä.
Elatusaine kuumennetaan 80 ° C: seen sekoittaen, täytetään 1 litraan tislatulla vedellä ja homogenoidaan, ja pH säädetään arvoon 7,2. Steriloi 121 ° C: ssa 15 minuutin ajan.
Rikas viljelyelatusainetta PYM tai YMM on käytetty myös X. campestriksen viljelmässä.
Kuvio 2. Xanthomonas-viljely kiinteässä väliaineessa. Lähde: Jarober3, Wikimedia Commonsin kautta
PYM
PYM: n valmistamiseksi jokaisesta 1 000 ml: n kokonaistilavuudesta lisätään: 10 g glukoosia, 5 g peptoniuutetta, 3 g mallasuutetta ja 3 g hiivaa.
Jos haluat kasvaa kiinteässä kasvualustassa Petri-maljoissa, seokseen tulisi lisätä myös 15 g agaria.
YMM
Valmistella YMM väliaine, sinun täytyy kunkin 1000 ml kokonaistilavuus: 10 g glukoosia, 1 ml MgSO 4: 7H 2 O liuosta (10 g / l), 1 ml CaCl 2 liuosta (22 g / l), 1 ml K 2 HPO 4 liuosta (22 g / l), 1 ml FeCI 3 liuos 0,1 m HCl: lla (2 g / l), 0,3% m / v kasaminohappoja (aminohapot kaseiinin hydrolyysi) ja 11% (tilavuus / tilavuus) natriumglutamaattiliuosta.
Inkubointiolosuhteet
X. campestriksen bakteerikantojen inkubaatio-olosuhteiden tulisi olla 27 tai 28 ° C, ja nestemäisten viljelyalustojen tapauksessa jatkuvaa sekoittamista tulisi pitää 200 kierrosta minuutissa (rpm).
Ksantaanin tuotanto
Jos ksantaanin tuottaminen käymisprosessissa halutaan, hiilen lähteenä on toimitettava muiden typpeä tuottavien ravintoaineiden lisäksi glukoosi, sakkaroosi tai maissisiirappi (välillä 20 - 40 g / l).
Metabolisen aktiivisuuden havaitseminen
Jotta voitaisiin havaita elinkykyinen X. campestris kasvin kudoksessa, jotkut tutkijat suosittelevat metaboolisen aktiivisuuden mittaamista mikrobikasvun sijasta laboratorioviljelmässä.
Metabolisen aktiivisuuden mittaus on suoritettu käyttämällä elinkykyä osoitinta elektronin kuljetusjärjestelmän kautta. Tätä yhdistettä kutsutaan tetratsoliumiksi ja sen suolat hyväksyvät elektroneja vedystä, jolloin muodostuu formazaania, veteen liukenematonta ainetta. Siten esiintyminen formazanin keskellä on osoitus solujen metabolisesta aktiivisuudesta.
Yksi X. campestris -viljelyväliaineista tämän elinkykytestin suorittamiseksi sisältää tetratsoliumkloridia (TTC), trifenyylitetratsoliumkloridia ja muita lisäaineita, kuten natriumkloridia ja sokereita. Se on väliaine, jossa on seuraavat aineet kokonaistilavuudeltaan 500 ml: 5 g peptonia, 0,5 g hydrolysoitua kaseiinia, 2,5 g glukoosia ja 8,5 g agaria.
patofysiologia
X. campestris -bakteeri on syy-aiheena lukuisissa sairauksissa, jotka vaikuttavat koristekasvien (kuten Anthurium andreanum) ja tavallisten papujen (Phaseolus vulgaris L.) lehtiin. Ne vaikuttavat myös kivihedelmien hedelmiin, kuten manteliin, nektariiniin, kirsikkaan, persikkaan, aprikoosiin, luumuun.
X. campestriksen tiedetään vaikuttavan Brassicaceae- tai ristikkäisten perheeseen, ja se kuuluu kymmeneen kasvien patogeeniseen lajiin, jotka ovat vaarallisimpia maatalouden toiminnalle, erityisesti tropiikissa.
Esimerkiksi X. campestris aiheuttaa mustan mätätaudin kukkakaalia (Brassica oleracea), parsakaalia (B. napus), kiinalaista kaalia (B. pekinensis), nauria (B. rapa), sinappia (B nigra), retiisi (Rhaphanus sativus) ja kaali (B. fruticulosa).
Kuva 3. X. campestriksen vahingoittamat lehdet. Lähde: David B. Langston, Wikimedia Commonsin kautta
X. campestriksen aiheuttamat oireet ilmestyvät aluksi lehtiin ja voivat sitten ilmetä hedelmillä ja oksilla. Niihin liittyy epäsäännöllisiä ja kulmaisia kellertäviä lehtipisteitä (halkaisija 1-5 mm), joita rajoittavat suonet, jotka lopulta nekrotisoituvat.
Lehti palovammoja esiintyy myös; täplät hedelmissä; verisuonten kuivuminen ja kloroottisten tai nekroottisten vaurioiden esiintyminen "V": n muodossa.
Täplät esiintyvät lehden reunoilla ja ympäröivät sen keskiviivaa. Lehden häviämistä voi tapahtua kasvi. Hedelmistä, joista tulee nekroottisia, esiintyy vihreitä pisteitä, jotka voivat myös halkeilla. Turkkilaisia voi myös esiintyä.
Viitteet
- Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Biofilmin leviämistä Xanthomonas campestriksessa säädellään solusolu-signaloinnilla, ja sitä tarvitaan täydelliseen virulenssiin kasveille. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
- Hayward, AC, Swings, JG ja Civerolo, EL (1993). Xanthomonas. Springer Alankomaat. s. 407.
- Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. ja Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthomonas campestriksen ksantaanituotanto panosviljelmissä. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
- Rosalam, S., & England, R. (2006). Katsaus modifioimattomista tärkkelyksistä valmistettuihin ksantaanikumin tuotantoon Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
- Stewart, P. ja Globig, S. (2011). Kasvien fytopatologia. Apple Academic Press. s. 334.