Charakterystyka Agrobacterium, morfologia, choroby i leczenie



Agrobacterium jest rodzajem bakterii Gram-ujemnych zdolnych do wywoływania chorób u roślin poprzez transfer DNA. Transfer DNA umożliwia modyfikację rośliny biorcy, aby umożliwić ekspresję informacji genetycznej bakterii. Z tego powodu bakterie tego rodzaju są czasami nazywane „genetycznymi inżynierami przyrody”.

Płeć Agrobacterium jest obecnie uważany za nieważny, a gatunek, który go zawierał, został przeniesiony, głównie w rodzaju Rhizobium. Ten ostatni rodzaj został pierwotnie wzniesiony tak, aby zawierał endosymbiotyczne bakterie roślin. Bakterie te wspomagają wiązanie azotu przez powiązane rośliny, głównie rośliny strączkowe.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
  • 2 Morfologia
  • 3 Taksonomia i systematyka
  • 4 Choroby spowodowane
  • 5 Formy zakażenia
  • 6 Leczenie
  • 7 Patogeniczność u ludzi
  • 8 Agrobacterium i jego zastosowania w biotechnologii
  • 9 Odniesienia

Funkcje

Nie tworzą zarodników, są Gram-ujemne, tlenowe. Wytwarzają kwasową reakcję w obecności mannitolu. Nie wytwarzają kwasu ani gazu w podłożu glukozowo-peptonowym.

Są zdolne do indukowania samo-proliferacji guzów u roślin. Ta zdolność jest spowodowana genetycznym transferem małego regionu DNA transportowanego w genach Induktory guza (Ti) lub Induktory korzeni (Ri).

Gatunki Agrobacterium atakują rany, koronę, korzenie i łodygi wielu roślin dwuliściennych i niektórych roślin nagonasiennych. Transfer genetyczny powoduje ekspresję w roślinie przyjmującej szczególnych właściwości bakterii.

Morfologia

Bakterie tego rodzaju mają postać małych, krótkich pędów (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Są ruchome dzięki obecności 1-4 bocznie umieszczonych wici. Jeśli przedstawiają pojedynczą wici, ich utrwalenie może być boczne lub polarne.

Taksonomia i systematyka

Płeć Agrobacterium Conn (1942) zaproponował włączenie dwóch patogennych gatunków wcześniej przypisanych Phytomonas: A. tumefaciens i A. rhizogenes i gatunek niepatogenny, A. radiobacter.

Później gatunki zostały dodane  Agrobacterium rubi, A. vitis i A. larrymoorei ze względu na zdolność do wywoływania chorób w roślinach.

Badania genetyczne różnych gatunków Agrobacterium wykazały, że zdolność do wywoływania chorób A. tumefaciens (producent guzów) lub A. rhizogenes (producent korzeni) może być przenoszony między szczepami Agrobacterium, lub zgub się Później wykazano, że ta zdolność do wywoływania chorób pochodzi z transferu plazmidów.

Gatunek Agrobacterium i Rhizobium Są bardzo do siebie podobne. Jedyną zarejestrowaną różnicą systematyczną między tymi rodzajami jest ich patogenna interakcja w przypadku Agrobacterium, lub symbiotyczne (te z rodzaju Rhizobium) z roślinami.

To i fakt, że zdolność do Agrobacterium wytwarzania chorób może zostać utracone lub przeniesione, doprowadziło wielu autorów do zjednoczenia obu płci w jedną (Rhizobium).

Choroby spowodowane

Gatunek Agrobacterium mogą mieć wysoką zdolność produkowania chorób na roślinach. Wytwarzają dwa główne rodzaje chorób.

Agrobacterium tumefaciens (obecnie Rhizobium radiobacter) wytwarza guzy lub skrzela w korzeniach i tułowiu licznych gatunków roślin nagonasiennych, jednoliściennych i dwuliściennych, w tym co najmniej 40 gatunków o znaczeniu handlowym.

Agrobacterium rhizogenes (obecnie Rhizobium rhizogenes), z drugiej strony, powoduje niezwykły wzrost korzeni w niektórych roślinach dwuliściennych (choroba korzenia włochatego lub korzenia owłosionego).

Formy zarażenia

Rozprzestrzenianie się chorób może zachodzić zarówno w glebie z patogennymi szczepami, jak i poprzez rozprzestrzenianie się skażonego materiału. Aby szczepy mogły wytwarzać choroby, muszą posiadać określone plazmidy. Plazmidy te nazywane są plazmidami Ti (induktory guzów) lub plazmidami Ri (induktory wzrostu korzeni).

Podczas procesu infekcji segment plazmidu Ti lub Ri, zwany T-DNA (transfer DNA) jest transportowany z bakterii do rośliny odbierającej.

T-DNA bakterii przenika do jądra komórek rośliny i jest zintegrowany z DNA rośliny. W rezultacie komórki roślinne są transformowane genetycznie, co pozwala na ekspresję informacji genetycznej T-DNA bakterii. Ekspresja bakteryjnego DNA prowadzi do wzrostu guza lub nieprawidłowego ukorzenienia.

Guzy lub skrzela wytwarzane przez A. tumefaciens w niektórych przypadkach nie mają szkodliwego wpływu na rośliny. W innych przypadkach mogą spowodować zmniejszenie wzrostu, a nawet śmierć zainfekowanej rośliny.

Choroba ta rozprzestrzeniła się w ostatnich latach z powodu wymiany i komercjalizacji roślin z chorobą, ale bez widocznych oznak tego..

Wpływ owłosionej choroby korzeni na zakażoną roślinę jest słabo poznany. Niektórzy autorzy wykazali, że powstawanie wtórnych korzeni indukowanych przez A. rhizogenes może mieć korzystny wpływ na zakażoną roślinę.

Leczenie

Leczenie choroby żółciowej powinno być zapobiegawcze. W przypadku zakażenia rozwój choroby czasami postępuje niezależnie od obecności bakterii powodujących chorobę.

Zastosowanie produktów przeciwko bakteriom wykonanym z miedzi i wybielaczy może zmniejszyć populację A. tumefaciens na powierzchni roślin. Innym mechanizmem leczenia prewencyjnego jest stosowanie niepatogennych szczepów bakterii, które konkurują ze szczepami patogennymi..

Do leczniczego leczenia choroby żółciowej korony można stosować związki chemiczne na bazie kreozotu, roztwory na bazie miedzi i silne utleniacze..

Ponieważ nie ma dowodów na szkodliwy wpływ owłosionej choroby korzenia na zakażoną roślinę, nie ma wobec niej specyficznego leczenia

Patogenność u ludzi

Chociaż Agrobacterium Jest znany głównie z tego, że jest patogenny dla roślin, może ostatecznie wpływać na ludzi. U ludzi uważają go za organizm zanieczyszczający lub o niskiej zdolności do wywoływania choroby.

Jednak, A. tumefaciens może być odpowiedzialny za zakażenia szpitalne u pacjentów z osłabionym układem odpornościowym. Wśród chorób wywoływanych przez tę bakterię są infekcje związane z cewnikami centralnymi, zapaleniem otrzewnej, zakażeniami krwi, zapaleniem wsierdzia, zapaleniem pęcherzyka żółciowego i zakażeniami dróg moczowych..

Agrobacterium Może być oporny na wiele antybiotyków, w tym na kotrimoksazol i tetracyklinę. Jedyną skuteczną do tej pory terapią jest cefotaksym w leczeniu zapalenia pęcherzyka żółciowego.

Agrobacterium i jego zastosowania w biotechnologii

Zdolność do Agrobacterium przeniesienie genów na rośliny i grzyby zostało wykorzystane jako narzędzie w inżynierii genetycznej do ulepszenia genetycznego roślin.

Jednak ta umiejętnośćtransformowanie organizmów gospodarza nie jest ograniczone do roślin. Wiele innych organizmów eukariotycznych, a nawet prokariotycznych, można manipulować w warunkach laboratoryjnych, aby uzyskać genetyczną transformację Agrobacterium.

Wiele gatunków drożdży i grzybów zostało przekształconych w laboratorium wykorzystujące Agrobacterium. Naukowcy osiągnęli również transformację glonów, komórek ssaków i bakterii Gram-dodatnich Streptomyces lividans.

Referencje

  1. Agrobacterium. W Wikipedii. Pobrane 13 września 2018 r. Z wikipedia.org.
  2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Od biologii do biotechnologii. Springer, Nowy Jork. 1-735.
  3. R. Cain (1988). Przypadek posocznicy spowodowany przez Agrobacterium radiobacter. The Journal of Infection.
  4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacterium zakażenia u ludzi: doświadczenie w jednym szpitalu i przegląd. Kliniczne choroby zakaźne.
  5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssey of Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
  6. H. Hwang, S.B. Gelvin, E.M. Lai (2015). Redakcja: „Agrobacterium biologia i jej zastosowanie do produkcji roślin transgenicznych „Granice w nauce roślin.
  7. W. Nester (2015). Agrobacterium: inżynier genetyczny natury Granice w nauce o roślinach.