AGROBACTERIUM: CHARAKTERISTIKA, MORFOLOGIE A NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

Agrobacterium je rod gramnegativních bakterií, které jsou způsobeny přenosem DNA v rostlinách. Přenos DNA umožňuje modifikaci přijímající rostliny, aby umožnil expresi genetické informace o bakterii. Z tohoto důvodu se bakterie tohoto rodu někdy nazývají „přírodními genetickými inženýry“.

Rod Agrobacterium je v současné době považován za neplatný a druhy, které jej obsahovaly, byly přemístěny z větší části do rodu Rhizobium. Rod byl původně postaven tak, aby obsahoval rostlinné endosymbiotické bakterie. Tyto bakterie pomáhají fixaci dusíku přidruženými rostlinami, zejména luštěninami.

Mechanismus přenosu genetických informací Agrobacterium. Převzato z webu commons.wikimedia.org

vlastnosti

Netvoří spory, jsou gramnegativní, aerobní. V přítomnosti mannitolu vyvolávají kyselé reakce. Nevytvářejí kyselinu ani plyn v glukózo-peptonovém médiu.

Jsou schopné indukovat proliferaci nádorů v rostlinách. Tato kapacita je způsobena genetickým přenosem malé oblasti DNA nesené v genech nádorového induktoru (Ti) nebo kořenového induktoru (Ri).

Druhy Agrobacterium napadají rány, korunou, kořeny a stonky mnoha dvouděložných rostlin a některých rostlin gymnospermu. Genový přenos má za následek expresi zvláštních vlastností bakterií v recipientní rostlině.

Morfologie

Bakterie tohoto rodu jsou malé, ve tvaru krátké tyčinky (0,5 - 1,0 x 1,2 - 3,0 μm). Jsou mobilní díky přítomnosti 1 až 4 bičíků umístěných na boku. Pokud představují jediné bičík, může být jejich fixace postranní nebo polární.

Taxonomie a systematika

Rod Agrobacterium byl navržen Connem (1942) tak, aby zahrnoval dva patogenní druhy dříve přiřazené k Phytomonas: A. tumefaciens a A. rhizogenes a nepatogenní druh, A. radiobacter.

Následně byly přidány druhy Agrobacterium rubi, A. vitis a A. larrymoorei kvůli jejich schopnosti způsobovat choroby rostlin.

Genetické studie různých druhů Agrobacterium ukázaly, že schopnost způsobovat onemocnění A. tumefaciens (tumor tumor) nebo A. rhizogenes (root root) může být přenesena mezi kmeny Agrobacterium nebo ztracena. Později se ukázalo, že tato schopnost vyvolat nemoci pochází z přenosu plasmidů.

Druhy Agrobacterium a Rhizobium jsou navzájem velmi podobné. Jediný systematický rozdíl zaznamenaný mezi těmito rody je jejich patogenní interakce, v případě Agrobacterium, nebo symbiotika (rody Rhizobium) s rostlinami.

To a skutečnost, že schopnost Agrobacterium produkovat nemoci může být ztracena nebo přenesena, vedla mnoho autorů ke sjednocení obou rodů do jednoho (Rhizobium).

Nemoci, které to způsobuje

Druhy Agrobacterium mohou mít vysokou kapacitu pro produkci chorob rostlin. Vyvolávají dva hlavní typy nemocí.

Agrobacterium tumefaciens (v současné době Rhizobium radiobacter) produkuje nádory nebo galls na kořenech a kmenech četných druhů rostlin gymnospermu, jednoděložných a dvouděložných rostlin, včetně nejméně 40 druhů komerčního zájmu.

Agrobacterium rhizogenes (nyní Rhizobium rhizogenes), na druhé straně, způsobuje neobvyklý růst kořenů v některých dvouděložných rostlinách (chlupatá kořenová choroba nebo chlupatá kořenová nemoc).

Gall nemoc v uvero. Převzato z webu commons.wikimedia.org

Formy nákazy

Šíření nemocí může nastat jak v půdách s patogenními kmeny, tak šířením kontaminovaného materiálu. Aby kmeny měly schopnost produkovat nemoci, musí mít určité plasmidy. Tyto plazmidy se nazývají Ti plazmidy (induktory nádoru) nebo Ri plazmidy (induktory růstu kořenů).

Během procesu infekce je segment z Ti nebo Ri plazmidu, nazývaný T-DNA (přenosová DNA), transportován z bakterií do recipientní rostliny.

Bakteriální T-DNA proniká do jádra rostlinných buněk a integruje se s rostlinnou DNA. V důsledku toho jsou rostlinné buňky geneticky transformovány, což umožňuje expresi genetické informace z bakteriální T-DNA. Exprese bakteriální DNA vede k růstu nádoru nebo k abnormálnímu zakořenění.

Nádory nebo žlázy produkované A. tumefaciens v některých případech nemají škodlivé účinky na rostliny. V jiných případech mohou způsobit snížení růstu a dokonce i smrt infikovaných rostlin.

Toto onemocnění se v posledních letech rozšířilo v důsledku výměny a komercializace rostlin s nemocí, ale bez viditelných známek.

Účinek chlupaté kořenové choroby na infikovanou rostlinu je špatně pochopen. Někteří autoři ukázali, že tvorba sekundárních kořenů vyvolaných A. rhizogenes může mít příznivé účinky na infikovanou rostlinu.

Léčba

Léčba onemocnění žábry by měla být preventivní. V případě infekce bude vývoj onemocnění někdy postupovat bez ohledu na přítomnost bakterií způsobujících onemocnění.

Aplikace antibakteriálních produktů vyrobených z mědi a bělidla může snížit populaci A. tumefaciens na povrchu rostlin. Dalším preventivním léčebným mechanismem je aplikace nepatogenních kmenů bakterií, které konkurují patogenním kmenům.

K léčivé léčbě onemocnění koronárních žluči lze použít chemikálie na bázi kreosotu, roztoky na bázi mědi a silné oxidanty.

Protože neexistují žádné důkazy o škodlivých účincích chlupaté kořenové choroby na infikovanou rostlinu, neexistuje proti ní žádná zvláštní úprava.

Patogenita u lidí

Ačkoli je Agrobacterium známo, že je primárně pro rostliny patogenní, může nakonec ovlivnit člověka. U lidí je považován za znečišťující organismus nebo s nízkou schopností vyvolat chorobu.

A. tumefaciens však může být zodpovědný za nozokomiální infekce u pacientů s oslabeným imunitním systémem. Mezi onemocnění způsobená touto bakterií patří infekce spojené s centrálními žilními katétry, peritonitida, infekce krve, zánět endokardu, zánět žlučníku a infekce močových cest.

Agrobacterium může být rezistentní na více antibiotik, včetně cotrimoxazolu a tetracyklinu. Jedinou dosud úspěšnou terapií je cefotaxim pro léčbu zánětu žlučníku.

Schopnost Agrobacterium přenášet geny na rostliny a houby se používá jako nástroj v genetickém inženýrství k genetickému zlepšení rostlin.

Tato schopnost transformovat hostitelské organismy se však neomezuje pouze na rostliny. Mnoho dalších eukaryotických a dokonce prokaryotických organismů lze za laboratorních podmínek manipulovat tak, aby byly geneticky transformovány Agrobacterium.

Mnoho druhů kvasinek a hub bylo v laboratoři transformováno pomocí Agrobacterium. Výzkumníkům se také podařilo transformovat řasy, savčí buňky a grampozitivní bakterii Streptomyces lividans.

Reference

1. Agrobacterium. Na Wikipedii. Citováno z 13. září 2018 z wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Od biologie k biotechnologii. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Případ septikémie způsobené Agrobacterium radiobacter. Žurnál infekce.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Infekce Agrobacterium u lidí: zkušenosti v jedné nemocnici a přehled. Klinické infekční nemoci.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odysea T-DNA Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Editorial: "Bioobacterium biologie a jeho aplikace na transgenní rostlinnou produkci" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: genetický inženýr přírody. Hranice ve vědě o rostlinách.