Agrobacterium tumefaciens - фитопатогенная бактерия, относящаяся к отряду Rhizobiales. Наиболее важной характеристикой этой бактерии является то, что она вводит часть своей ДНК в растительные клетки и за короткое время трансформирует их из нормальных клеток в опухолевые, вызывая коронный галл.
Эта бактерия представляет собой грамотрицательную палочку, которая образует беловатые или желтоватые колонии и продуцирует слизистый полисахарид в питательной среде с углеводами. Он вытесняется перитрихозными жгутиками, живет в почве и заражает клетки растений через раны.
Клетки Agrobacterium tumefaciens, начинающие заражать корень. Источник: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Симптомы, вызываемые Agrobacterium у хозяев, связаны не с патогенными видами, а с типом плазмиды (кольцевой фрагмент ДНК), которую они имеют. Соответственно, бактерии, содержащие плазмиды Ti, являются индукторами опухолей, которые продуцируют коронный галл, а бактерии, содержащие плазмиды Ri, вызывают образование волосистых корней.
Этот вид бактерий вместе с некоторыми вирусами в качестве переносчиков генетического материала для трансформации видов растений открыл эру в культивировании трансгенных растений с высоким продуктивным потенциалом. Кроме того, изучение коронных галлов, продуцируемых Agrobacterium tumefaciens, составляет важную часть применения культур тканей растений in vitro.
В настоящее время биотехнологи используют эту бактерию также для трансформации других организмов, таких как насекомые, и для передачи генов между родственными и неродственными растениями.
Вид: Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902) Young et al., 2001 (действительное название)
Некоторыми синонимами являются Agrobacterium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902) Conn, 1942 и Agrobacterium tumefaciens (Smith and Townsend, 1907) Conn, 1942.
Морфология
Agrobacterium tumefaciens - это бактерия в форме бациллы, которая имеет разбросанные боковые жгутики и растет в культуре белыми, а иногда и желтоватыми колониями.
Бациллярная форма бактерии указывает на то, что она имеет форму палочки. Размеры A. tumefaciens составляют 0,8 мкм в длину и 1,5–3 мкм в ширину.
Бактерии семейства Rhizobiaceae - это грамотрицательные бактерии, которые имеют от 1 до 6 жгутиков. В частности, A. tumefaciens проходит через 1 или 4 перитрихальных жгутика. В случае наличия единственного жгутика он боковой, а не полярный.
Что касается роста в культуральной среде, если среда содержит источник углеводов, бактерия продуцирует обильную слизь полисахаридного типа, аналогичную той, которая продуцируется ее родственниками, ризобиальными бактериями. Колонии обычно имеют гладкий вид.
болезни
Коронный галл
Это заболевание вызывается более чем сотней зараженных растений, у которых галлы или опухоли образуются в таких структурах, как корни, черешки и стебли.
Опухоли развиваются после того, как бактерии попадают в недавно образованные раны восприимчивого хозяина.
Как только бактерии распознают рану, и наоборот, ближайшие к ней клетки начинают делиться. Agrobacterium связывается с клеточными стенками своих хозяев, но не проникает в их клетки.
Венечный галл, продуцируемый Agrobacterium tumefaciens, в какой-то момент может вызвать опадание стебля. Источник: jacilluch
Через два или три дня после заражения в растительных клетках происходит кондиционирование, которое делает их чувствительными к фрагменту ДНК бактериальной плазмиды, известной как Ti-ДНК, поскольку это последовательность, которая вызывает опухоли.
Этот фрагмент бактериальной ДНК интегрируется с ядерной ДНК клетки растения-хозяина и индуцирует трансформацию клеток растения из нормальных в опухолевые.
Позже трансформированные клетки делятся и бесконтрольно растут независимо от бактерий и растений.
Галл, образующийся либо в стебле, либо в корнях растений, вызывает то, что удлиненные клетки, которые находятся рядом с ксилемой или вокруг нее, создают давление на сосуды ксилемы, и они сжимаются и смещаются, становясь менее эффективными для транспортировки вода внутри растения.
В начале болезни опухоли почти сферические, белые и мягкие по текстуре. Вначале их можно спутать с каллусным продуктом раны. Затем ткани темнеют из-за гибели периферических клеток и гниения.
Некоторые опухоли могут быть древесными, а другие - губчатыми. Его размер может достигать 30 см.
Волосатый корень
Это заболевание, вызываемое видами Agrobacterium tumefaciens и его родственником Agrobacterium rhizogenes. Оба представляют плазмиды Ri и индуцируют образование волосистых корней у своих хозяев, что проявляет очень специфический фенотип в корнях инфицированных растений.
Корни обильно развиваются и выглядят как волосы или корни с множеством волосков. Это происходит, когда бактериальная ДНК интегрируется в ДНК растений и стимулируется синтез индолуксусной кислоты, что способствует дифференцировке от нормальных корней к волосатым корням.
Биологический контроль
Венечный галл, вызываемый Agrobacterium tumefaciens, может подвергаться биологической борьбе с бактерией того же рода (Agrobacterium radiobacter), которая не является патогенной.
Для этого биоконтроля семена, проростки и черенки растений обрабатывают суспензией штамма K84 A. radiobacter благодаря продуцированию бактериоцина, известного как агроцин 84, который действует как антибиотик против бактерий, таксономически связанных с ним.
Это вещество избирательно подавляет фитопатогенные бактерии, которые достигают поверхности тканей растения, пропитанных непатогенными бактериями. Однако известно, что в нескольких странах существуют штаммы A. tumefaciens, устойчивые к агроцину 84.
Химический контроль
В случае вишни, которая подвержена заражению A. tumefaciens, ее обычно обрабатывают дихлоном (дихлорнафтохиноном) в профилактических целях.
Плазмида Ti из Agrobacterium tumefaciens представляет собой фрагмент бактериальной ДНК, используемый в генной инженерии. Источник: Tiplasmid.svg: Mouagip, производная работа: Miguelferig
Ссылки
- Руджеро, М.А., Гордон, Д.П., Оррелл, Т.М., Байи, Н., Бургуан, Т., Бруска, Р.К., и др. 2015. Классификация всех живых организмов высшего уровня. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
- Агриос, Г. Н. 2005. Патология растений. 5- е изд. Elsevier Academic Press. Соединенные Штаты Америки. 922 с.
- Каталог жизни: ежегодный контрольный список на 2019 год. Подробная информация о видах: Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902) Young et al., 2001. Взято с: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Изменения пероксидазного и полипептидного профилей у Nicotiana tabacum L., трансформированных Agrobacterium rhizogenes. Сельская наука, Санта-Мария 25 (2): 229-232.
- Де ла Исла, Л. Фитопатология. 1994. Фитопатология. Аспирантура, UTEHA Noriega Editores. 384 с.