AGROBACTERIUM: KARAKTERISTIKA, MORFOLOGI OG SYGDOMME - BIOLOGI - 2025

Agrobacterium er en slægt af gramnegative bakterier, der er i stand til at forårsage sygdom i planter gennem overførsel af DNA. DNA-overførsel tillader modificering af modtagerplanten for at tillade ekspression af bakteriens genetiske information. På grund af dette kaldes bakterier af denne slægt nogle gange "naturens genetiske ingeniører."

Slægten Agrobacterium betragtes i øjeblikket ugyldig, og arten, der indeholdt den, er for det meste flyttet til slægten Rhizobium. Den sidstnævnte slægt blev oprindeligt opført for at indeholde plantens endosymbiotiske bakterier. Disse bakterier hjælper kvælstoffiksering af tilknyttede planter, hovedsageligt bælgplanter.

Mekanisme til transmission af genetisk information om Agrobacterium. Taget fra commons.wikimedia.org

egenskaber

De danner ikke sporer, de er Gram-negative, aerobe. De producerer en sur reaktion i nærvær af mannitol. De producerer ikke syre eller gas i et glukose-pepton-medium.

De er i stand til at inducere selvproliferation af tumorer i planter. Denne kapacitet skyldes den genetiske overførsel af en lille DNA-region transporteret i tumorinducerende (Ti) eller rodinducerende (Ri) gener.

Agrobacterium arter invaderer gennem sår, kronen, rødder og stængler af mange dicotyledons og nogle gymnosperm planter. Genoverførsel resulterer i ekspressionen i modtagerplanten af ​​bakteriernes særlige egenskaber.

Morfologi

Bakterier af denne slægt er små, korte stangformede (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). De er mobile på grund af tilstedeværelsen af ​​1-4 flageller placeret sideværts. Hvis de præsenterer et enkelt flagellum, kan deres fiksering være lateralt eller polært.

Taxonomi og systematik

Slægten Agrobacterium blev foreslået af Conn (1942) til at indbefatte to patogene arter, der tidligere blev tildelt Phytomonas: A. tumefaciens og A. rhizogenes og en ikke-patogen art, A. radiobacter.

Efterfølgende blev arterne Agrobacterium rubi, A. vitis og A. larrymoorei tilsat på grund af deres evne til at forårsage plantesygdomme.

Genetiske undersøgelser af forskellige arter af Agrobacterium viste, at den sygdomsfremkaldende evne hos A. tumefaciens (tumorproducent) eller A. rhizogenes (rodproducent) kunne overføres mellem Agrobacterium-stammer eller gå tabt. Senere blev det vist, at denne evne til at producere sygdomme stammer fra overførslen af ​​plasmider.

Agrobacterium- og Rhizobium-arterne ligner hinanden meget. Den eneste systematiske forskel, der er registreret mellem disse slægter, er deres patogene interaktion, i tilfælde af Agrobacterium eller symbiotisk (dem fra Rhizobium-slægten) med planter.

Dette og det faktum, at Agrobacteriums evne til at producere sygdomme kan gå tabt eller overføres, fik mange forfattere til at forene begge slægter til en (Rhizobium).

Sygdomme, det forårsager

Agrobacterium-arter kan have en høj kapacitet til at producere sygdomme på planter. De producerer to hovedtyper af sygdomme.

Agrobacterium tumefaciens (i øjeblikket Rhizobium radiobacter) producerer tumorer eller gnagsår på rødder og bagagerum af adskillige arter af gymnosperm, monocotyledonous og dicotyledonous planter, herunder mindst 40 arter af kommerciel interesse.

Agrobacterium rhizogenes (nu Rhizobium rhizogenes) forårsager på den anden side usædvanlig rodvækst i nogle dikotyledonøse planter (behåret rodsygdom eller behåret rodsygdom).

Gallesygdom i uvero. Taget fra commons.wikimedia.org

Former af smitsomhed

Spredning af sygdomme kan forekomme både gennem jord med patogene stammer og gennem spredning af forurenet materiale. For at stammer skal have evnen til at producere sygdomme, skal de besidde særlige plasmider. Disse plasmider kaldes Ti-plasmider (tumorinducere) eller Ri-plasmider (inducerere af rodvækst).

Under infektionsprocessen transporteres et segment af Ti- eller Ri-plasmidet, kaldet T-DNA (transfer-DNA) fra bakterierne til modtagerplanten.

Den bakterielle T-DNA trænger ind i kernen i plantens celler og integreres med plantens DNA. Som et resultat transformeres planteceller genetisk, hvilket tillader ekspression af genetisk information fra bakteriens T-DNA. Ekspression af bakterielt DNA fører til tumorvækst eller unormal rodfæstelse.

Tumorer eller galls produceret af A. tumefaciens har i nogle tilfælde ikke skadelige virkninger på planter. I andre tilfælde kan de forårsage vækstreduktion og endda død af den inficerede plante.

Denne sygdom er spredt i de senere år på grund af udveksling og kommercialisering af planter med sygdommen, men uden synlige tegn på den.

Virkningen af ​​behåret rodsygdom på den inficerede plante forstås dårligt. Nogle forfattere har vist, at dannelsen af ​​sekundære rødder induceret af A. rhizogenes kan have gavnlige virkninger på den inficerede plante.

Behandling

Behandling af gillesygdomme skal være forebyggende. I tilfælde af infektion vil udviklingen af ​​sygdommen undertiden forløbe uanset tilstedeværelsen af ​​de bakterier, der forårsager sygdommen.

Anvendelse af antibakterielle produkter fremstillet af kobber og blegemiddel kan reducere bestande af A. tumefaciens på planternes overflade. En anden forebyggende behandlingsmekanisme er anvendelsen af ​​ikke-patogene stammer af de bakterier, der konkurrerer med de patogene stammer.

Creosotbaserede kemikalier, kobberbaserede opløsninger og stærke oxidanter kan bruges til helbredende behandling af krongalsygdom.

Da der ikke er bevis for de skadelige virkninger af behåret rodsygdom på den inficerede plante, er der ingen specifik behandling mod den.

Patogenicitet hos mennesker

Selvom Agrobacterium først og fremmest vides at være patogent for planter, kan det til sidst påvirke mennesker. Hos mennesker betragtes det som en forurenende organisme eller med en lav kapacitet til at producere sygdomme.

A. tumefaciens kan imidlertid være ansvarlig for nosokomiale infektioner hos patienter med svækket immunsystem. Blandt sygdomme forårsaget af denne bakterie er infektioner, der er forbundet med centrale venekateter, peritonitis, infektioner i blodet, betændelse i endokardiet, betændelse i galdeblæren og urinvejsinfektioner.

Agrobacterium kan være resistent over for flere antibiotika, herunder cotrimoxazol og tetracyclin. Den eneste vellykkede terapi til dato er cefotaxim til behandling af galdeblærebetændelse.

Agrobacteriums evne til at overføre gener til planter og svampe er blevet brugt som et værktøj i genteknologi til at gøre genetiske forbedringer i planter.

Imidlertid er denne evne til at transformere værtsorganismer ikke begrænset til planter. Mange andre eukaryote og endda prokaryote organismer kan manipuleres under laboratoriebetingelser for at blive genetisk transformeret af Agrobacterium.

Mange arter af gær og svampe er blevet transformeret i laboratoriet ved hjælp af Agrobacterium. Det er også lykkedes med forskere at transformere alger, pattedyrceller og den Gram-positive bakterie Streptomyces lividans.

Referencer

1. Agrobacterium. På Wikipedia. Hentet den 13. september 2018 fra wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Fra biologi til bioteknologi. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Et tilfælde af septikæmi forårsaget af Agrobacterium radiobacter. Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacterium-infektioner hos mennesker: erfaring på et hospital og gennemgang. Kliniske infektionssygdomme.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssey af Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Redaktion: "Agrobacterium biology og dens anvendelse til transgen planteproduktion" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: naturens genetiske ingeniør. Grænser inden for plantevidenskab.