AGROBACTERIUM: ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA IN BOLEZNI - BIOLOGIJA - 2026

Agrobacterium je rod gram-negativnih bakterij, ki lahko s prenosom DNK povzročajo bolezni pri rastlinah. Prenos DNK omogoča spreminjanje rastline prejemnice, da se omogoči izražanje genetskih informacij bakterije. Zaradi tega bakterije tega rodu včasih imenujemo "naravi genetski inženirji".

Rod Agrobacterium trenutno velja za neveljavnega in vrste, ki so ga vsebovale, so bile večinoma premeščene v rod Rhizobium. Slednji rod je bil prvotno postavljen tako, da je vseboval rastlinske endosimbiotske bakterije. Te bakterije pomagajo pritrditvi dušika s povezanimi rastlinami, predvsem stročnicami.

Mehanizem prenosa genetskih informacij o Agrobacterium. Vzeto z commons.wikimedia.org

značilnosti

Ne tvorijo spore, so gram-negativni, aerobni. Proizvajajo kislo reakcijo v prisotnosti manitola. Ne tvorijo kisline ali plina v mediju z glukozno peptonom.

So sposobni povzročati samorazmnoževanje tumorjev pri rastlinah. Ta sposobnost je posledica genskega prenosa majhnega predela DNA v genih induktorja tumorja (Ti) ali korenine (Ri).

Vrste Agrobacterium vdirajo skozi rane, krošnjo, korenine in stebla številnih dikotov in nekaterih rastlin gymnosperm. Prenos gena povzroči izražanje določenih lastnosti bakterij v rastlini prejemnici.

Morfologija

Bakterije tega rodu so majhne, ​​kratke palčkaste oblike (0,5-1,0 x 1,2-3,0 µm). Mobilni so zaradi prisotnosti 1-4 flagella, ki se nahajajo bočno. Če predstavljajo en sam flagellum, je njihova fiksacija lahko stranska ali polarna.

Taksonomija in sistematika

Conn (1942) je rod Agrobacterium predlagal, da bi vključeval dve patogeni vrsti, ki sta bili prej dodeljeni Phytomonas: A. tumefaciens in A. rhizogenes ter nepatogeno vrsto, A. radiobacter.

Kasneje so bile vrste Agrobacterium rubi, A. vitis in A. larrymoorei dodane zaradi svoje sposobnosti povzročanja bolezni rastlin.

Genetske študije različnih vrst Agrobacterium so pokazale, da se lahko bolezen A. tumefaciens (povzročitelj tumorja) ali A. rhizogenes (korenski proizvajalec) prenese med sevi Agrobacterium ali izgubi. Kasneje se je pokazalo, da ta sposobnost proizvajanja bolezni izvira iz prenosa plazmidov.

Vrste Agrobacterium in Rhizobium sta si med seboj zelo podobni. Edina sistematična razlika, zabeležena med temi rodovi, je njihova patogena interakcija, v primeru Agrobacterium, ali simbiotska (tista iz rodu Rhizobium) z rastlinami.

To in dejstvo, da je sposobnost Agrobacterium, da proizvaja bolezni, lahko izgubijo ali prenesejo številne avtorje, ki so oba roda združili v enega (Rhizobium).

Bolezni, ki jih povzroča

Vrste Agrobacterium imajo lahko visoko sposobnost, da proizvajajo bolezni na rastlinah. Proizvajajo dve glavni vrsti bolezni.

Agrobacterium tumefaciens (trenutno Rhizobium radiobacter) proizvaja tumorje ali žleze na koreninah in deblih številnih vrst gymnosperm, monokotilednih in dvodomnih rastlin, vključno z vsaj 40 vrstami komercialnega interesa.

Agrobacterium rhizogenes (zdaj Rhizobium rhizogenes) pa po drugi strani povzroča nenavadno rast korenin pri nekaterih dvokolesnih rastlinah (dlakava koreninska bolezen ali dlakava koreninska bolezen).

Žolčna bolezen v uvero. Vzeto z commons.wikimedia.org

Oblike okužbe

Širjenje bolezni se lahko pojavi tako skozi tla s patogenimi sevi kot s širjenjem onesnaženega materiala. Da sevi lahko proizvajajo bolezni, morajo imeti posebne plazmide. Te plazmide imenujemo Ti plazmidi (induktorji tumorjev) ali Ri plazmidi (induktorji rasti korenin).

Med procesom okužbe se od bakterij do rastline prejemnice prenaša del plazmida Ti ali Ri, imenovan T-DNA (prenosna DNK).

Bakterijska T-DNA prodre v jedro rastlinskih celic in se integrira z rastlinsko DNK. Kot rezultat, se rastlinske celice genetsko preoblikujejo, kar omogoča izražanje genetskih informacij iz bakterije T-DNA. Ekspresija bakterijske DNK vodi do rasti tumorja ali nenormalnega ukoreninjenja.

Tumorji ali žleze, ki jih proizvaja A. tumefaciens, v nekaterih primerih nimajo škodljivih učinkov na rastline. V drugih primerih lahko povzročijo zmanjšanje rasti in celo smrt okužene rastline.

Ta bolezen se je v zadnjih letih razširila zaradi izmenjave in trženja rastlin z boleznijo, vendar brez vidnih znakov zanjo.

Vpliv dlakavih koreninskih bolezni na okuženo rastlino je slabo razumljen. Nekateri avtorji so pokazali, da lahko tvorba sekundarnih korenin, ki jih povzroča A. rhizogenes, ugodno vpliva na okuženo rastlino.

Zdravljenje

Zdravljenje škržnih bolezni mora biti preventivno. V primeru okužbe bo razvoj bolezni včasih napredoval ne glede na prisotnost bakterij, ki povzročajo bolezen.

Uporaba antibakterijskih izdelkov iz bakra in belila lahko zmanjša populacijo A. tumefaciens na površini rastlin. Drugi mehanizem preventivnega zdravljenja je uporaba nepatogenih sevov bakterij, ki tekmujejo s patogenimi sevi.

Kurativno zdravljenje kemikalij, ki temeljijo na kreozotu, bakrovih raztopinah in močnih oksidantov.

Ker ni dokazov o škodljivih učinkih dlakavih koreninskih bolezni na okuženi rastlini, ni specifičnega zdravljenja proti njej.

Patogenost pri ljudeh

Čeprav je znano, da je Agrobacterium predvsem patogen za rastline, lahko sčasoma prizadene ljudi. Pri ljudeh velja za onesnažujoč organizem ali z majhno sposobnostjo proizvajanja bolezni.

Vendar pa je lahko A. tumefaciens odgovoren za nosokomialne okužbe pri bolnikih z oslabljenim imunskim sistemom. Med boleznimi, ki jih povzroča ta bakterija, so okužbe, povezane s centralnimi venskimi katetri, peritonitisi, okužbami krvi, vnetjem endokarda, vnetjem žolčnika in okužb sečil.

Agrobacterium je lahko odporen na več antibiotikov, vključno s kotrimoksazolom in tetraciklinom. Edina doslej uspešna terapija je cefotaksim za zdravljenje vnetja žolčnika.

Sposobnost Agrobakterij za prenos genov na rastline in glive je bila uporabljena kot orodje v genskem inženiringu za genetsko izboljšanje rastlin.

Vendar ta sposobnost preobrazbe gostiteljskih organizmov ni omejena na rastline. S številnimi drugimi evkariontskimi in celo prokariotskimi organizmi se lahko manipulira v laboratorijskih pogojih, da jih Agrobacterium genetsko preoblikuje.

Številne vrste kvasovk in gliv so bile spremenjene v laboratoriju z uporabo Agrobacterium. Raziskovalcem je uspelo tudi preoblikovati alge, celice sesalcev in gram-pozitivno bakterijo Streptomyces lividans.

Reference

1. Agrobacterium. Na Wikipediji. Pridobljeno 13. septembra 2018 z wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: od biologije do biotehnologije. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Primer septikemije, ki jo povzroča radiobacter Agrobacterium. Časopis za okužbe.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Okužbe z Agrobakterijami pri ljudeh: izkušnje v eni bolnišnici in pregled. Klinične nalezljive bolezni.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odiseja T-DNA Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Uvodnik: "Agrobakterijska biologija in njena uporaba v transgeni rastlinski proizvodnji" Meje v rastlinski znanosti.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: naravni genetski inženir. Meje v rastlinski znanosti.