XANTHOMONAS CAMPESTRIS: APRAŠYMAS, AUGINIMAS IR PATOLOGIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Xanthomonas campestris yra proteobakterijų rūšis (klasė: gama baltymųbakterijos, tvarka: Xantomonadales, šeima: Xanthomonadaceae), fitopatogeninė, paveikianti svarbius augalus.

X. campestris pateikia epifitinę augalo fazę, kurioje jis nepažeidžia. Ši fazė yra prieš užkrėtimą, ji susidaro, kai bakterijos dauginasi dėl palankių aplinkos pokyčių. Infekcija šia rūšimi sukelia užkrėstame augale įvairius simptomus, kurie ilgainiui gali išsigimti iki mirties.

1 pav. Simptomai, kuriuos sukelia infekcija X. campestris. Šaltinis: autorius „Ninjatacoshell“, „Wikimedia Commons“.

X. campestris taip pat gerai žinomas kaip biopolimero ksantano dervos arba ksantano, polisacharido, išsiskiriančio į terpę (egzopolisacharido) ir padidinančio vandeninių tirpalų klampumą, gamyboje.

Exopolisacharido ksantanas buvo pirmasis komerciškai svarbus šalutinis produktas, susidaręs fermentuojant kukurūzų krakmolus. Šiuo metu jis gaminamas dideliais kiekiais ir yra daug pritaikomas dėl savo kaip tirštiklio ir emulsiklio savybių. Ksantanas naudojamas maisto, farmacijos, kosmetikos, žemės ūkio ir naftos pramonėje.

apibūdinimas

Xanthomonas campestris yra gramteigiamas, įpareigojantis aerobinis, fakultatyvusis saprofito bacilis. Jis yra judrus, nuo 0,2 iki 0,6 μm pločio, nuo 0,8 iki 2,9 μm ilgio. Jis gali pasirodyti kaip atskiras individas arba besiformuojančios gijos, apsuptos ksantano - jų gaminamo egzopolisacharido.

Ksantanas skatina X. campestris bioplėvelių formavimąsi ir taip pat apsaugo šioje struktūroje esančias bendruomenes, kai atsiranda staigūs temperatūros, pH pokyčiai, ultravioletinė spinduliuotė, ryškūs osmosiniai pokyčiai ir (arba) drėgmės sumažėjimas.

Sąveika su augalu

Ši rūšis turi keletą mechanizmų, padedančių išvengti augalų, kuriuos ji užkrečia, gynybinių reakcijų. Pirmasis augalo barjeras nuo bakterinės infekcijos yra ląstelių sienelės ir paviršiaus medžiagos, turinčios antimikrobinį poveikį.

X. campestris gali užkrėsti augalą per savo žalumynus (poras, kuriose vyksta dujų apykaita su aplinka), hydatodes (stomos rūšis, per kurią išsiskiria vandens perteklius) arba per esamas žaizdas.

Augalai dažniausiai užkemša savo skrandį, kai užpuola mikroorganizmai. Tačiau X. campestris sukuria virulentiškumo faktorių, neleidžiantį užkirsti kamienui, todėl palankiau, kad į augalą iš išorinės aplinkos patektų daugiau bakterijų.

Kai bakterijos yra augalo viduje, jos užkerta kelią vandens transportavimui, užkimšdamos kraujagyslių audinius. Rezultatas yra lapų nekrozė ir užkrėstų dalių vytimas.

Be to, X. campestris gamina junginį, vadinamą neutraliu cikliniu β- (1,2) gliukanu, kuris neleidžia gynybos genų ekspresijai augale. Šie junginiai gali būti siejami su bakterijų periplazmine erdve arba gali būti išskiriami į tarpląstelinę aplinką, skatinant bakterijų judrumą, jų virulentiškumą ir biofilmų susidarymą.

Ksantanas

Ksantanas, kurį gamina Xanthomonas, veikia kaip virulentiškumo faktorius, slopindamas užkrėsto augalo imuninį atsaką ir padidindamas bakterijų infekcinį pajėgumą.

Ksantanas yra polisacharidas, sudarytas iš 5 pakartotinų cukrų vienetų (2 gliukozės, 2 manozės ir 1 gliukurono rūgšties) ir polimerizuojami.

Ksantano sintezė priklauso nuo operono, vadinamo klasterine guma (genų, sudarančių funkcinį vienetą, rinkinį), kuriame yra 12 genų, kuriuos kontroliuoja vienas promotoriaus regionas.

Izoliacija

X. campestris pv. campestris gali būti išskirtas iš lapų audinio, kuriame yra „V“ formos formos dėmės, arba nuo pažeisto kraujagyslinio audinio, arba augalo kaklo, tai yra, nuo sužeistų augalų vietų.

Norėdami gauti X. campestris padermes, sužeistas plotas parenkamas kaip mėginys (lapų ar vaisių dėmės ar skardinės). Jei augale nepastebėta jokių pažeidimų, imamas mėginys iš pažeidžiamiausio audinio, kuris analizuojamas auginimo terpėmis ir polimerazės grandininės reakcijos (PGR) metodu.

Kultūros terpė

Tarp naudojamų kultūrinių terpių yra šios:

Pienas tween

Pradiniam mikroorganizmų išskyrimui iš augalų audinių pavyzdžių galima naudoti PK Tween (MT) terpę:

10 ml lieso pieno, 0,25 g CaCl ₂ , 10 g peptono proteazės Nr 3, 15 g Bacto agaro, 0,5 g tirozino, 10 ml Tween 80, 80 mg cefaleksiną (2 ml NaOH 4%), 200 g cikloheksimido (2 ml 75% metanolio), 100 mg vankomicino (1 ml distiliuoto vandens).

Nugriebtas pienas, cefaleksinas, cikloheksimidas ir vankomicino tirpalai turi būti sterilizuoti filtruojant ir įpilami į terpę 50 ° C temperatūroje.

Karaliaus B

Leisdami bakterijų kolonijoms augti MT, tokias, kurios yra panašiausios į X. campestris (geltonos pigmentacijos kolonijos 72 ir 120 valandų kultūros metu), galima perkelti į Kingo B terpę:

20 g peptono proteazės Nr. 3, 20 g agaro agaro, 1,5 g K ₂ HPO _4, 1,5 g MgSO ₄ x / H ₂ O, 10 ml glicerolio, 700 distiliuoto vandens.

Terpė maišant turi būti pašildoma iki 80 ° C, praskiedžiama distiliuotu vandeniu iki 1 l ir homogenizuojama, o pH turėtų būti nustatytas iki 7,2. Sterilizuokite 121 ° C temperatūroje 15 minučių.

X. campestris kultūroje taip pat buvo naudojama turtinga terpė PYM arba YMM.

2 pav. Ksanthomonų kultūra kietoje terpėje. Šaltinis: Jarober3, per „Wikimedia Commons“

PYM

Norėdami paruošti PYM, į kiekvieną 1000 ml bendro tūrio turite pridėti: 10 g gliukozės, 5 g peptono ekstrakto, 3 g salyklo ekstrakto ir 3 g mielių.

Jei norite auginti kietoje terpėje Petri induose, tada į mišinį taip pat reikėtų įpilti 15 g agaro.

Ymm

Paruošti YMM terpę, reikia kiekvienam 1000 ml bendro tūrio: 10 g gliukozės, 1 ml magnio sulfato, ₄ : 7H ₂ O tirpalas (10 g / L), 1 ml CaCl ₂ tirpalo (22 g / l ), 1 ml K ₂ HPO ₄ tirpalo (22 g / l), 1 ml FECL ₃ tirpalo 0,1 m HCl (2 g / L), 0,3% m / v kazamino rūgščių (amino rūgštys iš kazeino hidrolizė) ir 11% v / v natrio glutamato tirpalo.

Inkubacinės sąlygos

X. campestris bakterijų padermių inkubacinės sąlygos turėtų būti 27 arba 28 ° C, o esant skystoms kultūrinėms terpėms, nuolatinis maišymas turėtų būti palaikomas 200 apsisukimų per minutę (aps / min).

Ksantano gamyba

Jei norima gaminti ksantaną fermentacijos procese, gliukozė, sacharozė arba kukurūzų sirupas (nuo 20 iki 40 g / l), be kitų maistinių medžiagų, tiekiančių azotą, turi būti tiekiami kaip anglies šaltinis.

Metabolinio aktyvumo nustatymas

Kai kurie tyrėjai, norėdami aptikti gyvybingą X. campestris augaliniame audinyje, rekomenduoja išmatuoti metabolinį aktyvumą, o ne mikrobų augimą laboratorinėje kultūroje.

Metabolinis aktyvumas buvo matuojamas naudojant gyvybingumo rodiklį per elektronų transportavimo sistemą. Šis junginys vadinamas tetrazoliu, o jo druskos priima elektronus iš vandenilio, sukurdamos formazaną, vandenyje netirpią medžiagą. Taigi išvaizda formazano viduryje yra ląstelių metabolinio aktyvumo rodiklis.

Vienoje iš X. campestris auginimo terpių, skirtų atlikti šį gyvybingumo testą, yra tetrazolio chlorido (TTC), trifeniltetrazolio chlorido ir kitų priedų, tokių kaip natrio chloridas ir cukrus. Tai terpė su šiomis medžiagomis, kurių bendras tūris 500 ml: 5 g peptono, 0,5 g hidrolizuoto kazeino, 2,5 g gliukozės ir 8,5 g agaro.

Patofiziologija

Bakterija X. campestris yra daugelio ligų, sukeliančių dekoratyvinių augalų (tokių kaip Anthurium andreanum) ir paprastųjų pupelių (Phaseolus vulgaris L.), priežastinis sukėlėjas. Jie taip pat daro įtaką kaulavaisių vaisiams, tokiems kaip migdolai, nektarinas, vyšnios, persikai, abrikosai, slyvos.

Yra žinoma, kad X. campestris daro įtaką Brassicaceae arba kryžmažolių šeimai, nes yra viena iš 10 fitopatogeninių rūšių, labiausiai pavojingų žemės ūkio veiklai, ypač tropikuose.

Pavyzdžiui, X. campestris sukelia juodojo puvinio ligą žiediniuose kopūstuose (Brassica oleracea), brokoliuose (B. napus), kininiuose kopūstuose (B. pekinensis), ropėse (B. rapa), garstyčiose (B nigra), ridikėliai (Rhaphanus sativus) ir kopūstai (B. fruticulosa).

3 pav. X. campestris paveiktas lapas. Šaltinis: Davidas B. Langstonas, per „Wikimedia Commons“

X. campestris sukelti simptomai iš pradžių atsiranda ant lapų, o po to gali atsirasti ant vaisių ir šakų. Jie apima netaisyklingas ir kampines gelsvas lapų dėmeles (nuo 1 iki 5 mm skersmens), kurias riboja venos, kurios galiausiai nekrozuojamos.

Taip pat atsiranda lapų nudegimas; dėmės ant vaisių; kraujagyslių vytulys ir "V" formos chlorotinių ar nekrozinių pažeidimų atsiradimas.

Dėmės atsiranda ant lapų kraštų ir aplink juos esantį vidurį. Augalas gali prarasti lapus. Žali dėmeliai ant vaisių, kurie tampa nekrotiniai, taip pat gali juos nulaužti. Gali atsirasti ir kaukolių.

Nuorodos

1. Dow, J. M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Biofilmų pasiskirstymas Xanthomonas campestris yra kontroliuojamas signalizuojant ląstelę ir reikalingas, kad augalai būtų visiškai virulentiški. Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
2. Haywardas, AC, „Swings“, JG ir Civerolo, EL (1993). Ksantomonas. „Springer“ Nyderlandai. p. 407.
3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. ir Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthomonas campestris gaminamas ksantanas partijų kultūrose. Proceso biochemija, 37 (1), 73–80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S., and England, R. (2006). Ksantano dervos, pagamintos iš nemodifikuotų krakmolų, apžvalga, pateikta Xanthomonas campestris fermento ir mikrobų technologijos, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. Stewartas, P. ir Globigas, S. (2011). Augalų fitopatologija. „Apple Academic Press“. 334 psl.