АГРОБАКТЕРІЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГІЯ ТА ЗАХВОРЮВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Агробактерія - рід грамнегативних бактерій, здатних викликати захворювання у рослин за допомогою передачі ДНК. Передача ДНК дозволяє модифікувати рослину реципієнта, щоб дозволити експресію генетичної інформації бактерії. Через це бактерії цього роду іноді називають "генетичними інженерами природи".

В даний час рід Agrobacterium вважається недійсним, а види, які його містили, були переселені здебільшого до роду Rhizobium. Останній рід спочатку був споруджений, щоб містити рослинні ендосимбіотичні бактерії. Ці бактерії сприяють фіксації азоту асоційованими рослинами, в основному бобовими.

Механізм передачі генетичної інформації Агробактерії. Взято з commons.wikimedia.org

характеристики

Вони не утворюють спор, вони грамонегативні, аеробні. Вони виробляють кислу реакцію в присутності манітолу. Вони не виробляють кислоти або газу в глюкозо-пептоновому середовищі.

Вони здатні індукувати саморозмноження пухлин у рослин. Ця здатність обумовлена ​​генетичною передачею невеликої ділянки ДНК, що здійснюється в генах індуктора пухлини (Ti) або коренів індуктора (Ri).

Види агробактерій вторгуються через рани, крону, коріння та стебла багатьох дводольних та деяких голонасінних рослин. Перенесення гена призводить до експресії в рослині реципієнта особливих властивостей бактерій.

Морфологія

Бактерії цього роду невеликі, короткі стрижнеподібні (0,5-1,0 х 1,2-3,0 мкм). Вони рухливі завдяки наявності 1-4 джгутиків, розташованих бічно. Якщо вони мають єдиний джгутик, їх фіксація може бути бічною або полярною.

Таксономія та систематика

Рід Agrobacterium був запропонований Конном (1942) для включення двох патогенних видів, раніше віднесених до Phytomonas: A. tumefaciens та A. rhizogenes та непатогенного виду, A. radiobacter.

Згодом були додані види Agrobacterium rubi, A. vitis та A. larrymoorei завдяки їх здатності викликати хвороби рослин.

Генетичні дослідження різних видів Agrobacterium показали, що хвороботворна здатність A. tumefaciens (виробник пухлини) або A. rhizogenes (кореневий виробник) може передаватися між штамами Agrobacterium або втрачатися. Пізніше було показано, що ця здатність виробляти хвороби походить від перенесення плазмід.

Види агробактерій та кореневища дуже схожі між собою. Єдиною систематичною різницею, що фіксується між цими родами, є їх патогенна взаємодія у випадку з Agrobacterium або симбіотичною (у роду Rhizobium) з рослинами.

Це та той факт, що здатність Agrobacterium викликати захворювання можуть бути втрачені або перенесені, змусило багатьох авторів об'єднати обидва покоління в один (Rhizobium).

Хвороби, які він викликає

Види агробактерій можуть мати високу здатність виробляти хвороби на рослинах. Вони продукують два основних типи захворювань.

Agrobacterium tumefaciens (в даний час Rhizobium radiobacter) виробляє пухлини або жовчі на коренях і стовбурі численних видів голонасінних, однодольних та дводольних рослин, включаючи щонайменше 40 видів комерційного інтересу.

Agrobacterium rhizogenes (нині Rhizobium rhizogenes), з іншого боку, викликає незвичний ріст коренів у деяких дводольних рослин (волосиста коренева хвороба або волосиста коренева хвороба).

Жовчна хвороба уверо. Взято з commons.wikimedia.org

Форми зараження

Поширення хвороб може відбуватися як через ґрунти з патогенними штамами, так і через поширення забрудненого матеріалу. Щоб штами мали здатність продукувати захворювання, вони повинні володіти певними плазмідами. Ці плазміди називаються Ti плазмідами (індуктори пухлини) або Ri плазмідами (індуктори росту коренів).

Під час інфекційного процесу від бактерій до рослини-реципієнта транспортується сегмент плазміди Ti або Ri, який називається Т-ДНК (переносна ДНК).

Бактеріальна Т-ДНК проникає в ядро ​​клітин рослини і інтегрується з ДНК рослини. В результаті клітини рослин трансформуються генетично, що дозволяє експресувати генетичну інформацію з Т-ДНК бактерії. Експресія бактеріальної ДНК призводить до росту пухлини або аномального вкорінення.

Пухлини або залози, вироблені A. tumefaciens, в деяких випадках не мають шкідливого впливу на рослини. В інших випадках вони можуть спричинити зниження росту і навіть загибель зараженої рослини.

Ця хвороба розповсюдилася в останні роки завдяки обміну та комерціалізації рослин із захворюванням, але без видимих ​​ознак його.

Вплив волосистої кореневої хвороби на заражену рослину недостатньо вивчено. Деякі автори показали, що утворення вторинних коренів, викликане A. rhizogenes, може сприятливо впливати на заражену рослину.

Лікування

Лікування зябрової хвороби повинно бути профілактичним. У разі зараження розвиток хвороби інколи буде прогресувати незалежно від наявності бактерій, що викликають захворювання.

Застосування антибактеріальних продуктів, виготовлених з міді та хлорного вапна, дозволяє зменшити популяцію A. tumefaciens на поверхні рослин. Інший механізм профілактичного лікування - це застосування непатогенних штамів бактерій, які конкурують з патогенними штамами.

Хімічні речовини на основі креозоту, розчини на основі міді та сильні окислювачі можуть використовуватися для лікувального лікування хвороби коронкової жовчі.

Оскільки немає доказів шкідливого впливу хворобливих кореневих хвороб на заражену рослину, специфічного лікування проти цього немає.

Патогенність у людини

Хоча агробактерія, як відомо, в основному є патогенною для рослин, з часом вона може вплинути на людину. У людини він вважається забруднюючим організмом або має низьку здатність виробляти захворювання.

Однак А. tumefaciens може відповідати за нозокоміальні інфекції у пацієнтів із ослабленою імунною системою. Серед захворювань, спричинених цією бактерією, є інфекції, пов’язані з центральними венозними катетерами, перитоніт, інфекції крові, запалення ендокарда, запалення жовчного міхура та інфекції сечовивідних шляхів.

Агробактерія може бути стійкою до численних антибіотиків, включаючи котримоксазол та тетрациклін. Єдиною на сьогодні успішною терапією є цефотаксим для лікування запалення жовчного міхура.

Здатність агробактерій переносити гени на рослини та гриби використовувались як інструмент в генній інженерії для генетичного вдосконалення рослин.

Однак ця здатність до трансформації організмів-господарів не обмежується лише рослинами. Багато інших еукаріотичних і навіть прокаріотичних організмів можна маніпулювати в лабораторних умовах для генетичної трансформації Агробактерій.

Багато видів дріжджів та грибів були перетворені в лабораторії за допомогою Agrobacterium. Дослідникам також вдалося трансформувати водорості, клітини ссавців та грампозитивну бактерію Streptomyces lividans.

Список літератури

1. Агробактерія. У Вікіпедії. Отримано 13 вересня 2018 року з wikipedia.org.
2. Т. Цфіра, В. Цитовський, Едс (2008). Агробактерія: від біології до біотехнології. Спрінгер, Нью-Йорк. 1-735.
3. Р. Каїн (1988). Випадок септицемії, спричинений радіобактером Agrobacterium. Журнал інфекції.
4. М. Хульс, С. Джонсон, П. Феррієрі (1993). Агробактеріальні інфекції у людини: досвід роботи в одній лікарні та огляд. Клінічні інфекційні хвороби.
5. А. Земеєнович (2001). Одісея T-ДНК Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. Хванг, С. Б. Гельвін, Е. М. Лай (2015). Ред. Редакції: "Біологія агробактерій та її застосування до трансгенного рослинництва" Границі рослинництва.
7. В. Нестер (2015). Агробактерія: генетичний інженер природи. Межі в рослинництві.