АГРОБАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, МОРФОЛОГИЯ И БОЛЕЗНИ - БИОЛОГИЯ - 2024

Agrobacterium - это род грамотрицательных бактерий, способных вызывать заболевания растений посредством передачи ДНК. Перенос ДНК позволяет модифицировать растение-реципиент, чтобы обеспечить выражение генетической информации бактерии. Из-за этого бактерии этого рода иногда называют «генными инженерами природы».

Род Agrobacterium в настоящее время считается недействительным, а виды, которые его содержат, по большей части перемещены в род Rhizobium. Последний род изначально был создан для содержания эндосимбиотических бактерий растений. Эти бактерии способствуют фиксации азота ассоциированными растениями, в основном бобовыми.

Механизм передачи генетической информации Agrobacterium. Взято с сайта commons.wikimedia.org.

характеристики

Споры не образуют, грамотрицательные, аэробные. В присутствии маннита они вызывают кислотную реакцию. Они не производят кислоту или газ в среде глюкоза-пептон.

Они способны вызывать самораспространение опухолей у растений. Эта способность обусловлена ​​генетическим переносом небольшой области ДНК, содержащейся в генах индуктора опухоли (Ti) или индуктора корня (Ri).

Виды Agrobacterium проникают через раны, крону, корни и стебли многих двудольных и некоторых голосеменных растений. Перенос генов приводит к выражению в растении-реципиенте определенных свойств бактерий.

Морфология

Бактерии этого рода мелкие, короткие палочковидные (0,5–1,0 х 1,2–3,0 мкм). Они подвижны за счет наличия 1-4 жгутиков, расположенных сбоку. Если у них один жгутик, их фиксация может быть латеральной или полярной.

Таксономия и систематика

Род Agrobacterium был предложен Конном (1942) для включения двух патогенных видов, ранее отнесенных к Phytomonas: A. tumefaciens и A. rhizogenes, а также непатогенного вида A. radiobacter.

Впоследствии были добавлены виды Agrobacterium rubi, A. vitis и A. larrymoorei из-за их способности вызывать болезни растений.

Генетические исследования различных видов Agrobacterium показали, что вызывающая болезнь способность A. tumefaciens (продуцент опухоли) или A. rhizogenes (продуцент корня) может передаваться между штаммами Agrobacterium или теряться. Позже было показано, что эта способность вызывать заболевания возникает из-за переноса плазмид.

Виды Agrobacterium и Rhizobium очень похожи друг на друга. Единственное систематическое различие, зафиксированное между этими родами, - это их патогенное взаимодействие, в случае Agrobacterium, или симбиотическое (род Rhizobium) с растениями.

Это, а также тот факт, что способность Agrobacterium вызывать болезни может быть утеряна или передана, побудили многих авторов объединить оба рода в один (Rhizobium).

Заболевания, которые он вызывает

Виды Agrobacterium могут обладать высокой способностью вызывать болезни растений. Они вызывают два основных типа болезней.

Agrobacterium tumefaciens (в настоящее время Rhizobium radiobacter) вызывает опухоли или галлы на корнях и стволе многих видов голосеменных, однодольных и двудольных растений, включая по меньшей мере 40 видов, представляющих коммерческий интерес.

Agrobacterium rhizogenes (в настоящее время Rhizobium rhizogenes), с другой стороны, вызывает необычный рост корней у некоторых двудольных растений (болезнь волосистых корней или волосистых корней).

Желчная болезнь в уверо. Взято с сайта commons.wikimedia.org.

Формы заражения

Распространение болезней может происходить как через почвы с патогенными штаммами, так и через распространение зараженного материала. Чтобы штаммы обладали способностью вызывать заболевания, они должны обладать определенными плазмидами. Эти плазмиды называются Ti-плазмидами (индукторы опухолей) или Ri-плазмидами (индукторы роста корней).

Во время процесса заражения сегмент плазмиды Ti или Ri, называемый Т-ДНК (переносящая ДНК), транспортируется от бактерий к растению-реципиенту.

Бактериальная Т-ДНК проникает в ядро ​​клеток растения и интегрируется с ДНК растения. В результате клетки растений трансформируются генетически, что позволяет выражать генетическую информацию из Т-ДНК бактерии. Экспрессия бактериальной ДНК приводит к росту опухоли или аномальному укоренению.

Опухоли или галлы, производимые A. tumefaciens, в некоторых случаях не оказывают вредного воздействия на растения. В других случаях они могут вызвать замедление роста и даже гибель зараженного растения.

Это заболевание распространилось в последние годы из-за обмена и продажи растений с этим заболеванием, но без видимых его признаков.

Влияние болезни волосистой корни на зараженное растение недостаточно изучено. Некоторые авторы показали, что образование вторичных корней, индуцированное A. rhizogenes, может оказывать благотворное влияние на инфицированное растение.

лечение

Лечение жаберной болезни должно быть профилактическим. В случае инфицирования развитие болезни иногда будет прогрессировать независимо от наличия бактерий, вызывающих заболевание.

Применение антибактериальных продуктов из меди и отбеливателя может уменьшить популяции A. tumefaciens на поверхности растений. Другой механизм превентивного лечения - это применение непатогенных штаммов бактерий, которые конкурируют с патогенными штаммами.

Химические вещества на основе креозота, растворы на основе меди и сильные окислители могут быть использованы для лечения коронковой желчной болезни.

Поскольку нет данных о вредном воздействии болезни волосистой корни на зараженное растение, не существует специального лечения от нее.

Патогенность у человека

Хотя известно, что Agrobacterium в первую очередь патогенны для растений, в конечном итоге она может поражать людей. У людей он считается загрязняющим организмом или с низкой способностью вызывать болезнь.

Однако A. tumefaciens может быть причиной внутрибольничных инфекций у пациентов с ослабленной иммунной системой. К заболеваниям, вызываемым этой бактерией, относятся инфекции, связанные с центральными венозными катетерами, перитонит, инфекции крови, воспаление эндокарда, воспаление желчного пузыря и инфекции мочевыводящих путей.

Agrobacterium может быть устойчивой к нескольким антибиотикам, включая котримоксазол и тетрациклин. Единственной успешной терапией на сегодняшний день является цефотаксим для лечения воспаления желчного пузыря.

Способность Agrobacterium передавать гены растениям и грибам использовалась в качестве инструмента в генной инженерии для генетических улучшений растений.

Однако эта способность трансформировать организмы-хозяева не ограничивается растениями. Многие другие эукариотические и даже прокариотические организмы можно манипулировать в лабораторных условиях для генетической трансформации Agrobacterium.

Многие виды дрожжей и грибов были трансформированы в лаборатории с использованием Agrobacterium. Исследователям также удалось трансформировать водоросли, клетки млекопитающих и грамположительную бактерию Streptomyces lividans.

Ссылки

1. Agrobacterium. В Википедии. Получено 13 сентября 2018 г. с сайта wikipedia.org.
2. Т. Цфира, В. Цитовский, Редакторы (2008). Agrobacterium: от биологии к биотехнологии. Спрингер, Нью-Йорк. 1-735.
3. Р. Каин (1988). Случай сепсиса, вызванного Agrobacterium radiobacter. Журнал инфекции.
4. М. Халс, С. Джонсон, П. Ферриери (1993). Инфекции Agrobacterium у людей: опыт в одной больнице и обзор. Клинические инфекционные болезни.
5. А. Зиеменович (2001). Одиссея Т-ДНК Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. Х. Хван, С.Б. Гельвин, Е.М. Лай (2015). От редакции: "Биология Agrobacterium и ее применение в производстве трансгенных растений" Границы науки о растениях.
7. В. Нестер (2015). Agrobacterium: генный инженер природы. Границы науки о растениях.