Agrobacterium tumefaciens er en fytopatogen bakterie, der hører til Rhizobiales-ordenen. Den vigtigste egenskab ved denne bakterie er, at den introducerer en del af dens DNA i planteceller og omdanner disse fra normale celler til tumorceller på kort tid, hvilket forårsager kronegallen.
Denne bakterie er en gram-negativ bacillus, der danner hvidlige eller gulaktige kolonier og producerer et slimhindigt polysaccharid i kulturmedier med kulhydrater. Det fortrænges af peritrich flagella, lever i jorden og inficerer planteceller gennem sår.
Agrobacterium tumefaciens-celler begynder at inficere en rod. Kilde: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Symptomerne forårsaget af Agrobacterium i dets værter skyldes ikke den patogene art, men den type plasmid (cirkulært DNA-fragment), de har. I overensstemmelse hermed er bakterier, der indeholder Ti-plasmider, tumorinducere, der producerer kronegalle, og bakterier, der indeholder Ri-plasmider, inducerer dannelse af behårede rødder.
Denne bakterieart sammen med visse vira som vektorer af genetisk materiale til at transformere plantearter har åbnet en æra i dyrkningen af transgene planter med et højt produktivt potentiale. Endvidere udgjorde undersøgelsen af kronegallerne produceret af Agrobacterium tumefaciens en vigtig del af anvendelserne af in vitro plantevævskulturer.
I øjeblikket bruger bioteknologer denne bakterie også til at transformere andre organismer såsom insekter og til at overføre gener mellem beslægtede og ikke-relaterede planter.
Art: Rhizobium radiobacter (Beijerinck og van Delden, 1902) Young et al., 2001 (gyldigt navn)
Nogle synonymer er Agrobacterium radiobacter (Beijerinck og van Delden, 1902) Conn, 1942, og Agrobacterium tumefaciens (Smith og Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morfologi
Agrobacterium tumefaciens er en bacillærformet bakterie med spredt lateral flagella, der vokser i hvide og undertiden gulaktige kolonier i kultur.
Den bakterielle bacillære form angiver, at dens udseende er stavformet. Dimensionerne på A. tumefaciens er 0,8 μm lang med 1,5 til 3 μm bred.
Bakterier fra familien Rhizobiaceae er gramnegative bakterier, der findes mellem 1 og 6 flagella. Specifikt rejser A. tumefaciens gennem 1 eller 4 peritrichous flagella. I tilfælde af at have et enkelt flagellum er det lateralt og ikke polært.
Med hensyn til dens vækst i kulturmedier producerer bakterien, hvis mediet indeholder en kulhydratkilde, et rigeligt polysaccharid-type slim, svarende til det, der produceres af dets slægtninge, de rhizobiale bakterier. Kolonier har generelt et glat udseende.
sygdomme
Crown gall
Denne sygdom er produceret i mere end hundrede inficerede planter, hvor der dannes en galle eller tumor i strukturer som rødder, petioler og stængler.
Tumorer udvikler sig, efter at bakterier kommer ind i nyligt fremstillede sår på en modtagelig vært.
Når bakterierne genkender et sår og omvendt, begynder de celler, der er tættest på det, at dele sig. Agrobacterium binder til cellevæggene i dets værter, men invaderer ikke deres celler.
Kronegallen produceret af Agrobacterium tumefaciens kan på et tidspunkt forårsage, at stammen falder. Kilde: jacilluch
To eller tre dage efter infektion forekommer der en konditionering i planteceller, der gør dem følsomme over for et DNA-fragment af bakterieplasmidet, kendt som Ti DNA, da det er en sekvens, der inducerer tumorer.
Dette fragment af bakterielt DNA integreres med det nukleare DNA i værtsplanten celle og inducerer en transformation af planteceller fra normale til tumorceller.
Senere transformerede celler deler sig og vokser ukontrolleret uafhængigt af bakterierne og planten.
Galgen, der dannes enten i stammen eller i planternes rødder, forårsager, at de langstrakte celler, der er nær xylemen eller omkring den, producerer tryk på xylemkarene, og disse komprimeres og dislokeres, hvilket bliver mindre effektive at transportere vandet inde i planten.
I begyndelsen af sygdommen er tumorer næsten sfæriske, hvide og bløde i struktur. Først kan de forveksles med et callus-produkt af såret. Vævet mørkner derefter på grund af perifer celledød og rådne.
Nogle tumorer kan være træagtige, og andre kan være svampede. Størrelsen kan være op til 30 cm.
Behåret rod
Det er en sygdom produceret af Agrobacterium tumefaciens-arten og af dens relative Agrobacterium rhizogenes. Begge præsenterer Ri-plasmider og inducerer dannelse af behårede rødder i deres værter, hvilket viser en meget særlig fænotype i rødderne af inficerede planter.
Rødderne udvikler sig rigeligt og ligner hår eller rødder med mange hår. Dette sker, når bakterie-DNA'et er integreret i plante-DNA'et, og syntesen af indoleddikesyre stimuleres, hvilket fremmer differentieringen fra normale rødder til hårede rødder.
Biologisk kontrol
Kronegallen forårsaget af Agrobacterium tumefaciens kan biokontrolleres af en bakterie af samme slægt (Agrobacterium radiobacter), som ikke er patogen.
Til denne biokontrol behandles frøene, frøplanterne og stiklingerne med en suspension af K84-stammen af A. radiobacter takket være produktionen af en bakteriocin kendt som agrocin 84, der fungerer som et antibiotikum mod bakterier, der er taksonomisk relateret hertil.
Dette stof hæmmer selektivt de fytopatogene bakterier, der når overfladen af plantevæv imprægneret med de ikke-patogene bakterier. Det er imidlertid kendt, at der i flere lande er stammer af A. tumefaciens, der er resistente over for agrocin 84.
Kemisk kontrol
I tilfælde af kirsebær, som er modtagelig for infektion med A. tumefaciens, behandles det normalt forebyggende med dichlon (dichloro naphthoquinon).
Ti-plasmidet fra Agrobacterium tumefaciens er et bakterielt DNA-fragment nyttigt i genteknologi. Kilde: Ti plasmid.svg: Mouagipderivativt arbejde: Miguelferig
Referencer
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, et al. 2015. En højere niveau klassificering af alle levende organismer. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Plantepatologi. 5 th ed. Elsevier Academic Press. Amerikas Forenede Stater. 922 s.
- Livskatalog: Årlig checkliste for 2019. Artsdetaljer: Rhizobium radiobacter (Beijerinck og van Delden, 1902) Young et al., 2001. Taget fra: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Ændringer i peroxidase og polypeptidprofiler i Nicotiana tabacum L. transformeret med Agrobacterium rhizogenes. Rural Science, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Fytopatologi. 1994. Fytopatologi. Postgraduate College, UTEHA Noriega Editores. 384 s.