AGROBACTERIUM: EGENSKAPER, MORFOLOGI OCH SJUKDOMAR - BIOLOGI - 2025

Agrobacterium är ett släkte av gramnegativa bakterier som kan orsaka sjukdom i växter genom överföring av DNA. DNA-överföring tillåter modifiering av den mottagande växten för att möjliggöra uttryck av bakteriens genetiska information. På grund av detta kallas bakterier av detta släkt ibland "naturens genetiska ingenjörer."

Släktet Agrobacterium anses för närvarande ogiltigt och de arter som innehöll det har till största delen flyttats till släktet Rhizobium. Den senare släkten upprättades ursprungligen för att innehålla växt-endosymbiotiska bakterier. Dessa bakterier hjälper kvävefixering av tillhörande växter, främst baljväxter.

Mekanism för överföring av genetisk information om Agrobacterium. Hämtad från commons.wikimedia.org

egenskaper

De bildar inte sporer, de är Gram-negativa, aeroba. De producerar en sur reaktion i närvaro av mannitol. De producerar inte syra eller gas i ett glukos-peptonmedium.

De kan inducera självförökning av tumörer i växter. Denna kapacitet beror på den genetiska överföringen av en liten DNA-region som transporteras i tumörinducerande (Ti) eller rotinducerande (Ri) gener.

Agrobacterium-arter invaderar genom sår, kronor, rötter och stjälkar från många dicots och några gymnospermväxter. Genöverföring resulterar i uttrycket i den mottagande växten av bakteriernas speciella egenskaper.

Morfologi

Bakterier av detta släkte är små, korta stavformade (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). De är mobila på grund av närvaron av 1-4 flageller som är placerade i sidled. Om de presenterar en enda flagellum kan deras fixering vara lateral eller polär.

Taxonomi och systematik

Släktet Agrobacterium föreslogs av Conn (1942) att inkludera två patogena arter som tidigare tilldelats Phytomonas: A. tumefaciens och A. rhizogenes och en icke-patogen art, A. radiobacter.

Därefter tillsattes arterna Agrobacterium rubi, A. vitis och A. larrymoorei på grund av deras förmåga att orsaka växtsjukdomar.

Genetiska studier av olika arter av Agrobacterium visade att den sjukdomsframkallande förmågan hos A. tumefaciens (tumörproducent) eller A. rhizogenes (rotproducent) kunde överföras mellan Agrobacterium-stammar eller förloras. Senare visades att denna förmåga att producera sjukdomar kommer från överföring av plasmider.

Agrobacterium- och Rhizobium-arterna liknar varandra. Den enda systematiska skillnaden som registrerats mellan dessa släkter är deras patogena interaktion, i fallet med Agrobacterium, eller symbiotiska (de av Rhizobium-släktet) med växter.

Detta och det faktum att Agrobacteriums förmåga att producera sjukdomar kan gå förlorat eller överföras ledde till att många författare förenade båda släkten till ett (Rhizobium).

Sjukdomar det orsakar

Agrobacterium-arter kan ha en hög kapacitet att producera sjukdomar på växter. De producerar två huvudtyper av sjukdomar.

Agrobacterium tumefaciens (för närvarande Rhizobium radiobacter) producerar tumörer eller gnuggor på rötter och stam av många arter av gymnosperm, monocotyledonous och dicotyledonous växter, inklusive minst 40 arter av kommersiellt intresse.

Agrobacterium rhizogenes (nu Rhizobium rhizogenes) orsakar å andra sidan ovanlig rottillväxt i vissa dikotyledonösa växter (hårig rotsjukdom eller hårig rotsjukdom).

Gallsjukdom i uvero. Hämtad från commons.wikimedia.org

Former av smitta

Spridningen av sjukdomar kan ske både genom jord med patogena stammar och genom spridning av förorenat material. För att stammarna ska kunna producera sjukdomar måste de ha särskilda plasmider. Dessa plasmider kallas Ti-plasmider (tumörinducerare) eller Ri-plasmider (inducerare av rottillväxt).

Under infektionsprocessen transporteras ett segment av Ti- eller Ri-plasmiden, kallad T-DNA (överförings-DNA) från bakterierna till den mottagande växten.

Det bakteriella T-DNA tränger igenom kärnan i växtens celler och integreras med växtens DNA. Som ett resultat transformeras växtceller genetiskt, vilket möjliggör uttryck av genetisk information från bakteriens T-DNA. Uttryck av bakteriellt DNA leder till tumörtillväxt eller onormal förankring.

Tumörerna eller gallorna som produceras av A. tumefaciens har i vissa fall inte skadliga effekter på växter. I andra fall kan de orsaka tillväxtreduktion och till och med död av den infekterade växten.

Denna sjukdom har ökat under de senaste åren på grund av utbyte och kommersialisering av växter med sjukdomen men utan synliga tecken på den.

Effekten av hårig rotsjukdom på den infekterade växten förstås dåligt. Vissa författare har visat att bildningen av sekundära rötter inducerade av A. rhizogenes kan ha gynnsamma effekter på den infekterade växten.

Behandling

Behandling av gällsjukdomar bör vara förebyggande. Vid infektion kommer sjukdomens utveckling ibland att utvecklas oavsett närvaron av bakterier som orsakar sjukdomen.

Applicering av antibakteriella produkter tillverkade av koppar och blekmedel kan minska populationerna av A. tumefaciens på plantornas yta. En annan förebyggande behandlingsmekanism är tillämpningen av icke-patogena stammar av bakterierna som konkurrerar med de patogena stammarna.

Kreosotbaserade kemikalier, kopparbaserade lösningar och starka oxidationsmedel kan användas för botande behandling av krongalsjukdom.

Eftersom det inte finns några bevis på de skadliga effekterna av hårig rotsjukdom på den infekterade växten, finns det ingen specifik behandling mot den.

Patogenicitet hos människor

Även om Agrobacterium främst är känt för att vara patogent för växter, kan det så småningom påverka människor. Hos människor betraktas det som en förorenande organisme eller med låg kapacitet att producera sjukdomar.

Emellertid kan A. tumefaciens vara ansvarig för nosokomiala infektioner hos patienter med försvagat immunsystem. Bland de sjukdomar som orsakas av denna bakterie är infektioner associerade med centrala venekatetrar, peritonit, infektioner i blodet, inflammation i endokardiet, inflammation i gallblåsan och urinvägsinfektioner.

Agrobacterium kan vara resistent mot flera antibiotika inklusive cotrimoxazol och tetracyklin. Den enda framgångsrika behandlingen hittills är cefotaxim för behandling av gallblåsaninflammation.

Agrobacteriums förmåga att överföra gener till växter och svampar har använts som ett verktyg inom genteknik för att göra genetiska förbättringar i växter.

Denna förmåga att transformera värdorganismer är dock inte begränsad till växter. Många andra eukaryota och till och med prokaryota organismer kan manipuleras under laboratorieförhållanden för att genetiskt transformeras av Agrobacterium.

Många arter av jäst och svampar har transformerats i laboratoriet med hjälp av Agrobacterium. Forskare har också lyckats transformera alger, däggdjursceller och den Gram-positiva bakterien Streptomyces lividans.

referenser

1. Agrobacterium. På Wikipedia. Hämtad den 13 september 2018 från wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Från biologi till bioteknik. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Ett fall av septikemi orsakad av Agrobacterium radiobacter. Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacteriuminfektioner hos människor: erfarenhet på ett sjukhus och granskning. Kliniska infektionssjukdomar.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssey of Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Redaktion: "Agrobacterium biology och dess tillämpning på transgen växtproduktion" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: naturens genetiska ingenjör. Frontiers in Plant Science.