AGROBACTERIUM: EGENSKAPER, MORFOLOGI OG SYKDOMMER - BIOLOGI - 2025

Agrobacterium er en slekt av gramnegative bakterier som er i stand til å forårsake sykdom i planter gjennom overføring av DNA. DNA-overføring tillater modifisering av mottakerplanten for å tillate uttrykk for bakteriens genetiske informasjon. På grunn av dette kalles bakterier av denne slekten noen ganger "naturens genetiske ingeniører."

Slekten Agrobacterium regnes for øyeblikket som ugyldig, og artene som inneholdt den, er for det meste flyttet til slekten Rhizobium. Den sistnevnte slekten ble opprinnelig oppført for å inneholde planteendosymbiotiske bakterier. Disse bakteriene hjelper nitrogenfiksering av tilknyttede planter, hovedsakelig belgfrukter.

Mekanisme for overføring av genetisk informasjon om Agrobacterium. Hentet fra commons.wikimedia.org

kjennetegn

De danner ikke sporer, de er gramnegative, aerobe. De produserer en sur reaksjon i nærvær av mannitol. De produserer ikke syre eller gass i et glukose-peptonmedium.

De er i stand til å indusere selvutbredelse av svulster i planter. Denne kapasiteten skyldes den genetiske overføringen av en liten DNA-region som bæres i tumorinduserende (Ti) eller rotinduserende (Ri) gener.

Agrobacterium-arter invaderer gjennom sår, kronen, røttene og stilkene til mange dikotter og noen gymnospermplanter. Genoverføring resulterer i uttrykk i mottakerplanten av spesielle egenskaper til bakteriene.

morfologi

Bakterier av denne slekten er små, korte stangformede (0,5-1,0 x 1,2-3,0 um). De er mobile på grunn av tilstedeværelsen av 1-4 flagella som er plassert sideveis. Hvis de presenterer et enkelt flagellum, kan fikseringen av dem være lateral eller polar.

Taksonomi og systematikk

Slekten Agrobacterium ble foreslått av Conn (1942) for å inkludere to sykdomsfremkallende arter som tidligere ble tildelt Phytomonas: A. tumefaciens og A. rhizogenes og en ikke-patogen art, A. radiobacter.

Deretter ble artene Agrobacterium rubi, A. vitis og A. larrymoorei tilsatt på grunn av deres evne til å forårsake plantesykdommer.

Genetiske studier av forskjellige arter av Agrobacterium viste at den sykdomsfremkallende evnen til A. tumefaciens (tumorprodusent) eller A. rhizogenes (rotprodusent) kunne overføres mellom Agrobacterium-stammer, eller gå tapt. Senere ble det vist at denne evnen til å produsere sykdommer kommer fra overføring av plasmider.

Agrobacterium- og Rhizobium-artene ligner veldig på hverandre. Den eneste systematiske forskjellen registrert mellom disse slektene er deres patogene interaksjon, i tilfelle av Agrobacterium, eller symbiotisk (de av Rhizobium-slekten) med planter.

Dette og det faktum at Agrobacteriums evne til å produsere sykdommer kan gå tapt eller overføres, førte til at mange forfattere forente begge slekter til ett (Rhizobium).

Sykdommer det forårsaker

Agrobacterium-arter kan ha en høy kapasitet til å produsere sykdommer på planter. De produserer to hovedtyper av sykdommer.

Agrobacterium tumefaciens (for tiden Rhizobium radiobacter) produserer svulster eller gnagsår på røtter og stamme av mange arter av gymnosperm, monocotyledonous og dicotyledonous planter, inkludert minst 40 arter av kommersiell interesse.

Agrobacterium rhizogenes (nå Rhizobium rhizogenes) forårsaker derimot uvanlig rotvekst i noen dikotyledonøse planter (hårete rotssykdommer eller hårete rotssykdommer).

Gallesykdom i uvero. Hentet fra commons.wikimedia.org

Former av smitte

Spredning av sykdommer kan skje både gjennom jordsmonn med patogene stammer og gjennom spredning av forurenset materiale. For at stammene skal ha evnen til å produsere sykdommer, må de ha spesielle plasmider. Disse plasmidene kalles Ti-plasmider (tumorinducere) eller Ri-plasmider (indusere av rotvekst).

Under infeksjonsprosessen transporteres et segment av Ti- eller Ri-plasmidet, kalt T-DNA (overførings-DNA) fra bakteriene til mottakerplanten.

Bakteriell T-DNA trenger inn i kjernen i plantens celler og integreres med plantens DNA. Som et resultat transformeres planteceller genetisk, noe som gjør det mulig å uttrykke genetisk informasjon fra bakteriens T-DNA. Uttrykk av bakteriell DNA fører til tumorvekst eller unormal forankring.

Svulstene eller kjøpesentrene produsert av A. tumefaciens har i noen tilfeller ikke skadelige effekter på planter. I andre tilfeller kan de forårsake vekstreduksjon og til og med død av den infiserte planten.

Denne sykdommen har spredd seg de siste årene på grunn av utveksling og kommersialisering av planter med sykdommen, men uten synlige tegn på den.

Effekten av hårete rotsykdommer på den infiserte planten er dårlig forstått. Noen forfattere har vist at dannelse av sekundære røtter indusert av A. rhizogenes kan ha gunstige effekter på den infiserte planten.

Behandling

Behandling av gjellesykdommer bør være forebyggende. Ved infeksjon vil utviklingen av sykdommen noen ganger utvikle seg uavhengig av tilstedeværelsen av bakteriene som forårsaker sykdommen.

Bruken av antibakterielle produkter laget av kobber og blekemiddel kan redusere bestander av A. tumefaciens på overflaten av planter. En annen forebyggende behandlingsmekanisme er anvendelse av ikke-patogene stammer av bakteriene som konkurrerer med de patogene stammene.

Kreosotbaserte kjemikalier, kobberbaserte løsninger og sterke oksidanter kan brukes til helbredende behandling av kron gallesykdom.

Siden det ikke er bevis for de skadelige effektene av hårete rotsykdommer på den infiserte planten, er det ingen spesifikk behandling mot den.

Patogenitet hos mennesker

Selv om Agrobacterium først og fremst er kjent for å være sykdomsfremkallende for planter, kan det etter hvert påvirke mennesker. Hos mennesker regnes det som en forurensende organisme eller med lav kapasitet til å produsere sykdom.

Imidlertid kan A. tumefaciens være ansvarlig for nosokomiale infeksjoner hos pasienter med svekket immunforsvar. Blant sykdommene forårsaket av denne bakterien er infeksjoner assosiert med sentrale venekateter, peritonitt, infeksjoner i blodet, betennelse i endokardiet, betennelse i galleblæren og urinveisinfeksjoner.

Agrobacterium kan være resistent mot flere antibiotika inkludert cotrimoxazol og tetracyklin. Den eneste vellykkede behandlingen til dags dato er cefotaksim for behandling av galleblæren betennelse.

Agrobacteriums evne til å overføre gener til planter og sopp har blitt brukt som et verktøy i genteknologi for å gjøre genetiske forbedringer i planter.

Imidlertid er denne evnen til å transformere vertsorganismer ikke begrenset til planter. Mange andre eukaryote og til og med prokaryote organismer kan manipuleres under laboratorieforhold for å bli genetisk transformert av Agrobacterium.

Mange arter av gjær og sopp er blitt transformert i laboratoriet ved bruk av Agrobacterium. Forskere har også lyktes med å transformere alger, pattedyrceller og den Gram-positive bakterien Streptomyces lividans.

referanser

1. Agrobacterium. På Wikipedia. Hentet 13. september 2018 fra wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Fra biologi til bioteknologi. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Et tilfelle av septikemi forårsaket av Agrobacterium radiobacter. Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacterium-infeksjoner hos mennesker: erfaring på ett sykehus og gjennomgang. Kliniske smittsomme sykdommer.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssey of Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Redaksjon: "Agrobacterium biology and its application to transgenic plant production" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: naturens genetiske ingeniør. Frontiers in Plant Science.