Opis Xanthomonas campestris, podłoże hodowlane i patofizjologie



Xanthomonas campestris jest gatunkiem proteobakterii (klasa: Gamma Proteobacteria, porządek: Xanthomonadales, rodzina: Xanthomonadaceae) fitopatogenny, który wpływa na ważne uprawy.

X. Campestris Przedstawia fazę epifityczną na roślinie, w której nie szkodzi. Ta faza jest przed infekcją, jest generowana przez proliferację bakterii z powodu korzystnych zmian środowiskowych. Zakażenie tym gatunkiem oCasiona różne objawy w zakażonej roślinie, które mogą w końcu ulec degeneracji w jego śmierci.

X. Campestris Jest również dobrze znany z wytwarzania biopolimeru guma ksantanowa lub guma ksantanowa, polisacharyd, który wydala medium (egzopolisacharyd) i zwiększa lepkość roztworów wodnych.

Egzopolisacharyd ksantanu był pierwszym bioproduktem o znaczeniu handlowym generowanym przez procesy fermentacji skrobi kukurydzianej. Obecnie jest produkowany w dużych ilościach i ma wiele zastosowań ze względu na swoje właściwości jako zagęszczacz i emulgator. Ksantan jest stosowany m.in. w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym, rolniczym, naftowym.

Indeks

  • 1 Opis
    • 1.1 Interakcja z zakładem
    • 1.2 Xantano
  • 2 Izolacja X. campestris z tkanki roślinnej
  • 3 Pożywki hodowlane
    • 3.1 Mleko Tween (MT)
    • 3.2 Król B
    • 3.3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Warunki inkubacji
    • 3.6 Produkcja ksantanu
    • 3.7 Wykrywanie aktywności metabolicznej
  • 4 Patofizjologia
  • 5 referencji

Opis

Xanthomonas campestris Jest to Gram-ujemny Bacillus, obligatoryjny tlenowy i fakultatywny saprofit. Jest ruchomy, o szerokości od 0,2 do 0,6 μm i długości od 0,8 do 2,9 μm. Może pojawić się jako samotna osoba lub tworząc włókna otoczone ksantanem, egzopolisacharydem, który produkują.

Ksantan sprzyja powstawaniu biofilmów X. Campestris a także wywiera działanie ochronne na społeczności utworzone w tej strukturze, gdy występują nagłe zmiany temperatury, pH, promieniowania ultrafioletowego, znaczące zmiany osmotyczne i / lub spadek wilgotności..

Interakcja z zakładem

Ten gatunek ma kilka mechanizmów pozwalających uniknąć reakcji obronnych roślin, które zaraża. Pierwszą barierą dla infekcji bakteryjnej rośliny jest ściana komórkowa i substancje powierzchniowe o działaniu przeciwbakteryjnym.

X. Campestris może infekować roślinę przez jej dolistne szparki (pory, w których zachodzi wymiana gazów ze środowiskiem), jej hydraty (rodzaj stomii, przez którą wydobywa się nadmiar wody) lub obecne rany.

Zasadniczo rośliny zamykają aparaty szparkowe, gdy są atakowane przez mikroorganizmy. Jednak, X. Campestris wytwarza czynnik wirulencji, który zapobiega zamknięciu aparatów szparkowych, sprzyjając w ten sposób wchodzeniu większej liczby bakterii ze środowiska zewnętrznego.

Gdy bakterie znajdują się w roślinie, uniemożliwiają transport wody, powodując zatkanie tkanek naczyniowych. Rezultatem jest martwica liści i więdnięcie zainfekowanych części.

Również, X. Campestris produkuje związek o nazwie neutralny cykliczny glukan β- (1,2), który zapobiega ekspresji genów obronnych w roślinie. Związki te mogą być związane z bakteryjną przestrzenią peryplazmatyczną lub mogą być wydalane do środowiska pozakomórkowego, co sprzyja ruchliwości bakterii, jej wirulencji i tworzeniu biofilmów.. 

Xantano

Ksantan wyprodukowany przez Xanthomonas Działa jako czynnik wirulencji, hamując odpowiedź immunologiczną zakażonej rośliny i zwiększając zdolność infekcyjną bakterii.

Ksantan jest polisacharydem składającym się z jednostek 5 cukrów, które są powtarzane (2 glukozy, 2 mannozy i 1 kwasu glukuronowego) i polimeryzują.

Synteza ksantanu zależy od operonu zwanego guma klastra (zestaw genów tworzących jednostkę funkcjonalną), który przedstawia 12 genów, które są pod kontrolą jednego regionu promotora.

Izolacja X. Campestris z tkanki roślinnej

X. Campestris pv. Campestris może być wyizolowany z tkanki liściowej, która przedstawia plamy w postaci „V” lub uszkodzonej tkanki naczyniowej lub szyi rośliny, to znaczy uszkodzonych obszarów rośliny.

Aby uzyskać napięcia X. Campestris, jest wybrany, ponieważ pokazuje strefę zranienia (plamy liści lub owoce lub rany). Jeśli zmiany nie obserwuje się w roślinie, tkanka najbardziej podatna na uszkodzenie jest pobierana jako próbka i analizowana za pomocą pożywki hodowlanej i techniki reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR)..

Pożywki hodowlane

Wśród użytych podłoży hodowlanych są następujące:

Mleko Tween (MT)

W celu początkowej izolacji mikroorganizmów z próbek tkanek roślinnych można zastosować podłoże Mleko Tween (MT):

10 ml odtłuszczonego mleka, 0,25 g CaCl2, 10 g proteazy pepton nr 3, 15 g agaru Bacto, 0,5 g tyrozyny, 10 ml Tween 80, 80 mg cefaleksyny (w 2 ml 4% NaOH), 200 g cykloheksymidu (w 2 ml metanolu w 75%), 100 mg wankomycyny (w 1 ml wody destylowanej).

Roztwory odtłuszczonego mleka, cefaleksyny, cykloheksymidu i wankomycyny powinny być sterylizowane przez filtrację i dodawane do pożywki w temperaturze 50 ° C.

Król B

Po umożliwieniu wzrostu kolonii bakteryjnych w TM, najbardziej podobne mogą zostać przekazane X. Campestris (kolonie żółtej pigmentacji po 72 i 120 godzinach hodowli) w pożywce Król B:

20 g peptonu proteazy nr 3, agar agarowy 20 g, K2HPO4 1,5 g, MgSO44x / H21,5 g, 10 ml glicerolu, 700 wody destylowanej.

Podłoże należy podgrzać do 80 ° C przez wstrząsanie, odmierzanie wody destylowanej do 1 l i homogenizowanie, a pH należy dostosować do 7,2. Sterylizować w 121 ° C przez 15 minut.

Zastosowano również bogatą pożywkę hodowlaną PYM lub YMM w uprawie X. Campestris.

PYM

Aby przygotować PYM, na każde 1000 ml całkowitej objętości należy dodać: 10 gramów glukozy, 5 gramów ekstraktu peptonu, 3 gramy ekstraktu słodowego i 3 gramy drożdży.

Jeśli pożądane jest hodowanie w stałym podłożu na szalkach Petriego, do mieszaniny należy dodać 15 g agaru.

YMM

Aby przygotować medium YMM, potrzebujesz na 1000 ml całkowitej objętości: 10 g glukozy, 1 ml roztworu MgSO44: 7H2O (10 g / l), 1 ml roztworu CaCl2 (22 gr / L), 1 ml roztworu K2HPO4 (22 gr / L), 1 ml roztworu FeCl3 w 0,1 M HCl (2 g / L), kwasy casamino 0,3% m / v (aminokwasy z hydrolizy kazeiny) i 11% v / v roztworu glutaminianu sodu.

Warunki inkubacji

Warunki inkubacji szczepów bakteryjnych X. Campestris musi wynosić 27 lub 28 ° C, aw przypadku płynnych pożywek hodowlanych, ciągłe mieszanie powinno być utrzymywane przy 200 obrotach na minutę (rpm).

Produkcja ksantanu

Jeśli pożądana jest produkcja ksantanu w procesie fermentacji, glukoza, sacharoza lub syrop kukurydziany (między 20 a 40 g / l), wśród innych składników odżywczych dostarczających azot, powinny być dostarczane jako źródło węgla..

Wykrywanie aktywności metabolicznej

Aby wykryć obecność X. Campestris zdolni do życia w tkance roślinnej, niektórzy badacze zalecają pomiar aktywności metabolicznej zamiast wzrostu drobnoustrojów w hodowli laboratoryjnej.

Pomiar aktywności metabolicznej przeprowadzono za pomocą wskaźnika żywotności poprzez system transportu elektronów. Związek ten nazywany jest tetrazolium i jego sole przyjmują elektrony z wodoru, wytwarzając formazan, substancję nierozpuszczalną w wodzie. Zatem pojawienie się w środku formazanu jest wskaźnikiem komórkowej aktywności metabolicznej.

Jeden ze sposobów uprawy X. Campestris aby wykonać ten test żywotności, zawiera chlorek tetrazolium (TTC), chlorek trifenylu tetrazolium i inne dodatki, takie jak chlorek sodu i cukry. Jest to podłoże zawierające następujące substancje dla 500 ml całkowitej objętości: 5 g peptonu, 0,5 g hydrolizowanej kazeiny, 2,5 g glukozy i 8,5 g agaru.

Patofizjologia

Bakteria X. Campestris Jest czynnikiem sprawczym wielu chorób, które wpływają na liście roślin ozdobnych (takich jak Anthurium andreanum) i zwykła fasola (Phaseolus vulgaris L.). Wpływają również na owoce owoców pestkowych, takie jak migdały, nektaryny, wiśnie, brzoskwinie, morele, śliwki, między innymi.

X. Campestris Wiadomo, że wpływa na rodzinę Brassicaceae lub crucifers, będąc jednym z 10 najbardziej niebezpiecznych gatunków fitopatogennych dla działalności rolniczej, szczególnie w tropikach.

Na przykład, X. Campestris wywołuje chorobę czarnej zgnilizny w kalafioru (Brassica oleracea), brokuły (B. napus), Kapusta pekińska (B. pekinensis), rzepa (B. rapa), musztarda (B. nigra), rzodkiewka (Rhaphanus sativus) i kapusta (B. fruticulosa).

Objawy, które wywołuje X. Campestris pojawiają się początkowo w liściach i mogą pojawić się na owocach i gałęziach. Obejmują one nieregularne i kanciaste żółtawe plamy liści (o średnicy od 1 do 5 mm) ograniczone żebrami, które w końcu stają się martwicze.

Obecne są również oparzenia dolistne; plamy na owocach; więdnięcie naczyń i pojawienie się zmian chlorotycznych lub nekrotycznych w postaci „V”.

Plamy pojawiają się na krawędziach liści i otaczają centralny nerw. Może wystąpić utrata liści w roślinie. W owocach pojawiają się zielone plamki, które są martwicze, a także potrafią je złamać. Mogą również występować owrzodzenia.

Referencje

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.Q., Feng, J.-X., i Tang, J.-L. (2003). Rozpraszanie biofilmu w Xanthomonas campestris jest kontrolowany przez sygnalizację komórkową i jest wymagany do pełnej zjadliwości roślin. Materiały z National Academy of Sciences, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. i Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Springer Holandia. str. 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. i Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Produkcja ksantanu wg Xanthomonas campestris w hodowlach okresowych. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S. i Anglia, R. (2006). Przegląd produkcji gumy ksantanowej z niemodyfikowanych skrobi przez Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. and Globig, S. (2011). Fitopatologia u roślin. Apple Academic Press. str. 334.