Agrobacterium tumefaciens je fytopatogenní bakterie patřící do řádu Rhizobiales. Nejdůležitější vlastností této bakterie je to, že zavádí část své DNA do rostlinných buněk a v krátkém čase je transformuje z normálních buněk na nádorové buňky, což způsobuje žlučníku.
Tato bakterie je gram-negativní bacil, který vytváří bělavé nebo nažloutlé kolonie a produkuje mucilaginózní polysacharid v kultivačním médiu s uhlohydráty. Je vytlačen peritrichózní bičíkem, žije v půdě a infikuje rostlinné buňky rány.
Buňky Agrobacterium tumefaciens začínají infikovat kořen. Zdroj: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Symptomy způsobené Agrobacterium u jeho hostitelů nejsou způsobeny patogenními druhy, ale typem plazmidu (kruhový fragment DNA), který mají. V souladu s tím jsou bakterie obsahující Ti plazmidy induktory nádoru, které produkují korunovou žluči, a bakterie obsahující plasmidy Ri indukují tvorbu chlupatých kořenů.
Tento bakteriální druh spolu s některými viry jako vektory genetického materiálu k transformaci rostlinných druhů otevřel éru v kultivaci transgenních rostlin s vysokým produkčním potenciálem. Důležitou součástí aplikací in vitro kultur rostlinných tkání byla dále studie korunkových kuliček produkovaných Agrobacterium tumefaciens.
Biotechnologové v současné době používají tuto bakterii také k transformaci jiných organismů, jako je hmyz, a k přenosu genů mezi příbuznými a nepříbuznými rostlinami.
Druh: Rhizobium radiobacter (Beijerinck a van Delden, 1902) Young et al., 2001 (platný název)
Některé synonyma jsou Agrobacterium radiobacter (Beijerinck a van Delden, 1902) Conn, 1942, a Agrobacterium tumefaciens (Smith a Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morfologie
Agrobacterium tumefaciens je bakterie ve tvaru bacilárních buněk s rozptýlenými postranními bičíky, které rostou v bílých a někdy nažloutlých koloniích v kultuře.
Bacilární tvar bakterie naznačuje, že její vzhled je ve tvaru tyčinky. Rozměry A. tumefaciens jsou 0,8 μm dlouhé a 1,5 až 3 μm široké.
Bakterie čeledi Rhizobiaceae jsou gramnegativní bakterie, které se vyskytují mezi 1 a 6 bičíky. Konkrétně A. tumefaciens prochází 1 nebo 4 pobřežními bičíky. V případě jediného bičíku je to boční a nikoli polární.
S ohledem na růst v kultivačním médiu, pokud médium obsahuje zdroj uhlohydrátů, bakterie produkuje hojné slizy polysacharidového typu, podobné těm, které produkují jeho příbuzní, rhizobiální bakterie. Kolonie mají obvykle hladký vzhled.
Nemoci
Koruna
Toto onemocnění je produkováno ve více než stovce infikovaných rostlin, ve kterých se žlučník nebo nádor tvoří ve strukturách, jako jsou kořeny, řapíky a stonky.
Nádory se vyvíjejí poté, co bakterie vstoupí na nově vyrobené rány na vnímavém hostiteli.
Jakmile bakterie rozpoznají ránu a naopak, buňky, které jsou k ní nejblíže, se začnou dělit. Agrobacterium se váže na buněčné stěny svých hostitelů, ale nenapadá jejich buňky.
Korunní žláza produkovaná Agrobacterium tumefaciens může v určitém okamžiku způsobit pokles stonku. Zdroj: jacilluch
Dva nebo tři dny po infekci nastává v rostlinných buňkách kondicionování, které je činí citlivými na fragment DNA bakteriálního plazmidu, známý jako Ti DNA, protože je to sekvence, která indukuje nádory.
Tento fragment bakteriální DNA se integruje s jadernou DNA hostitelské rostlinné buňky a indukuje transformaci rostlinných buněk z normálních na nádorové buňky.
Pozdější transformované buňky se rozdělují a rostou nekontrolovatelně nezávisle na bakteriích a rostlině.
Žlučník vytvořený buď ve stonku nebo v kořenech rostlin způsobuje, že podlouhlé buňky, které jsou blízko xylemu nebo kolem něj, vytvářejí tlak na xylemové nádoby, které jsou stlačeny a dislokovány, takže se méně účinně transportují voda uvnitř rostliny.
Na začátku nemoci jsou nádory téměř kulovité, bílé a měkké textury. Zpočátku mohou být zaměňovány s kalusovým produktem rány. Tkáně pak ztmavnou kvůli smrti periferních buněk a hnilobě.
Některé nádory mohou být dřevnaté a jiné mohou být houbové. Jeho velikost může být až 30 cm.
Chlupatý kořen
Jde o nemoc produkovanou druhem Agrobacterium tumefaciens a jeho relativním Agrobacterium rhizogenes. Oba představují Ri plazmidy a indukují tvorbu chlupatých kořenů v hostitelích, což ukazuje velmi konkrétní fenotyp v kořenech infikovaných rostlin.
Kořeny se hojně rozvíjejí a vypadají jako vlasy nebo kořeny s mnoha chlupy. K tomu dochází, jakmile je bakteriální DNA integrována do rostlinné DNA a je stimulována syntéza kyseliny indolové octové, což podporuje diferenciaci od normálních kořenů k chlupatým kořenům.
Biologická kontrola
Korunní žlučník způsobený Agrobacterium tumefaciens může být biologicky regulován bakterií stejného rodu (Agrobacterium radiobacter), která není patogenní.
Pro tuto biologickou kontrolu jsou semena, sazenice a řízky rostlin ošetřeny suspenzí kmene K84 A. radiobacter, a to díky produkci bakteriocinu známého jako agrocin 84, který funguje jako antibiotikum proti bakteriím s ním taxonomicky příbuzným.
Tato látka selektivně inhibuje fytopatogenní bakterie, které se dostanou na povrch rostlinných tkání napuštěných nepatogenními bakteriemi. Je však známo, že v několika zemích existují kmeny A. tumefaciens rezistentní na agrocin 84.
Chemická kontrola
V případě třešní, které jsou náchylné k infekci A. tumefaciens, se obvykle preventivně léčí dichlonem (dichlornaftochinon).
Ti plasmid z Agrobacterium tumefaciens je bakteriální fragment DNA použitelný v genetickém inženýrství. Zdroj: Ti plasmid.svg: Mouagipderivativní práce: Miguelferig
Reference
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, a kol. 2015. Klasifikace všech živých organismů na vyšší úrovni. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Patologie rostlin. 5 th ed. Elsevier Academic Press. Spojené státy americké. 922 str.
- Katalog života: 2019 Roční kontrolní seznam. Podrobnosti o druhu: Rhizobium radiobacter (Beijerinck a van Delden, 1902) Young et al., 2001. Převzato z: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Změny v peroxidázových a polypeptidových profilech v Nicotiana tabacum L. se transformovaly Agrobacterium rhizogenes. Rural Science, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Fytopatologie. 1994. Fytopatologie. Postgraduální vysoká škola, UTEHA Noriega Editori. 384 str.