Περιγραφή Xanthomonas campestris, μέσο καλλιέργειας και παθοφυσιολογίες



Xanthomonas campestris είναι ένα είδος προσταοβακτηρίων (κατηγορία: Gamma Proteobacteria, σειρά: Xanthomonadales, οικογένεια: Xanthomonadaceae) φυτοπαθογόνο που επηρεάζει σημαντικές καλλιέργειες.

X. campestris Παρουσιάζει μια επιφιτική φάση στο φυτό, στην οποία δεν το βλάπτει. Αυτή η φάση είναι πριν από τη μόλυνση, δημιουργείται από τον πολλαπλασιασμό των βακτηριδίων λόγω των ευνοϊκών περιβαλλοντικών διακυμάνσεων. Η μόλυνση από αυτό το είδος oCasiona μια ποικιλία συμπτωμάτων στο μολυσμένο φυτό που μπορεί τελικά να εκφυλιστεί στο θάνατό του.

X. campestris Είναι επίσης γνωστό για την παραγωγή του βιοπολυμερούς ξανθανίου ή κόμμεος ξανθάνης, έναν πολυσακχαρίτη που εκκρίνει το μέσο (εξωπολυσακχαρίτης) και αυξάνει το ιξώδες των υδατικών διαλυμάτων.

Ο εξποπολυσακχαρίτης ξανθάνης ήταν το πρώτο βιολογικό προϊόν εμπορικής σημασίας που παράγεται από διεργασίες ζύμωσης αμύλου αραβοσίτου. Σήμερα παράγεται σε μεγάλες ποσότητες και έχει πολλές εφαρμογές λόγω των χαρακτηριστικών του ως πυκνωτικού και γαλακτωματοποιητή. Xanthan χρησιμοποιείται στη βιομηχανία τροφίμων, φαρμακευτικά, καλλυντικά, γεωργικά, πετρέλαιο, μεταξύ άλλων.

Ευρετήριο

  • 1 Περιγραφή
    • 1.1 Αλληλεπίδραση με το φυτό
    • 1.2 Xantano
  • 2 Απομόνωση του X. campestris από φυτικό ιστό
  • 3 μέσα καλλιέργειας
    • 3.1 Γάλα Tween (MT)
    • 3.2 Βασιλιάς Β
    • 3.3 PYM
    • 3.4 YMM
    • 3.5 Συνθήκες επώασης
    • 3.6 Παραγωγή ξανθάνης
    • 3.7 Ανίχνευση της μεταβολικής δραστηριότητας
  • 4 Παθοφυσιολογία
  • 5 Αναφορές

Περιγραφή

Xanthomonas campestris Είναι ένα gram-αρνητικό βακίλλιο, υποχρεωτικό αερόβιο και προαιρετικό σαπροφύτων. Είναι κινητό, πλάτος μεταξύ 0,2 και 0,6 μm και μήκος μεταξύ 0,8 και 2,9 μm. Μπορεί να εμφανιστεί ως μοναχικό άτομο ή να σχηματίζει νήματα, που περιβάλλεται από ξανθάνη, τον εξωπολυσακχαρίτη που παράγουν.

Η ξανθάν ευνοεί το σχηματισμό βιοφίλμ X. campestris και επίσης ασκεί προστατευτική δράση των κοινοτήτων που είναι εγκατεστημένες σε αυτή τη δομή, όταν εμφανίζονται απότομες μεταβολές θερμοκρασίας, ρΗ, υπεριώδους ακτινοβολίας, σημαντικές οσμωτικές μεταβολές ή / και μείωση υγρασίας..

Αλληλεπίδραση με το φυτό

Αυτό το είδος έχει αρκετούς μηχανισμούς για να αποφύγει τις αντιδράσεις άμυνας των φυτών που μολύνει. Το πρώτο εμπόδιο του φυτού σε μια βακτηριακή λοίμωξη είναι το κυτταρικό τοίχωμα και επιφανειακές ουσίες με αντιμικροβιακή δράση.

X. campestris Μπορείτε να μολύνει το φυτό μέσω των στομάτων φυλλώματος τους (πόροι όπου λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή αερίων με την ατμόσφαιρα), hydathodes του (ένα είδος στομίου για το οποίο αποπνέει περίσσεια του νερού), ή πληγών παρούσα.

Γενικά, τα φυτά κλείνουν τα στομάχια τους όταν δέχονται επίθεση από μικροοργανισμούς. Ωστόσο,, X. campestris παράγει έναν παράγοντα λοιμογόνο δράσης που εμποδίζει το κλείσιμο των στοματίων, ευνοώντας έτσι την είσοδο περισσότερων βακτηρίων από το εξωτερικό περιβάλλον.

Όταν τα βακτήρια βρίσκονται μέσα στο φυτό, αποτρέπουν τη μεταφορά νερού, για να παρεμποδίζουν τους αγγειακούς ιστούς. Το αποτέλεσμα είναι η νέκρωση των φύλλων και η μαρασμό των μολυσμένων μερών.

Επίσης,, X. campestris παράγει μια ένωση που ονομάζεται ουδέτερη κυκλική γλυκάνη β- (1,2) η οποία εμποδίζει την έκφραση αμυντικών γονιδίων στο φυτό. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να συσχετιστούν με τον βακτηριακό περιπλασμικό χώρο ή μπορούν να απεκκριθούν στο εξωκυτταρικό μέσο, ​​ευνοώντας την κινητικότητα των βακτηριδίων, τη λοιμογόνο δράση τους και το σχηματισμό βιοφίλμ.. 

Xantano

Η ξανθάνη που παράγεται από το Ξανθόμωνας Λειτουργεί ως παράγων επιμολύνσεως, καταστέλλοντας την ανοσολογική αντίδραση του μολυσμένου φυτού και αυξάνοντας την ικανότητα μόλυνσης του βακτηριδίου.

Η ξανθάνη είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από μονάδες από 5 σάκχαρα που επαναλαμβάνονται (2 γλυκόζη, 2 μαννόζη και 1 γλυκουρονικό οξύ) και πολυμερίζονται.

Η σύνθεση της ξανθάνης εξαρτάται από ένα οπερόνιο που ονομάζεται κόμμι συμπλέγματος (ένα σύνολο γονιδίων που αποτελούν μια λειτουργική μονάδα), η οποία παρουσιάζει 12 γονίδια που βρίσκονται υπό τον έλεγχο μίας μόνο περιοχής προαγωγού.

Απομόνωση του X. campestris από φυτικό ιστό

X. campestris pv. campestris μπορεί να απομονωθεί από τον ιστό του φυλλώματος που παρουσιάζει κηλίδες με τη μορφή "V" ή κατεστραμμένου αγγειακού ιστού ή λαιμού του φυτού, δηλαδή των τραυματισμένων περιοχών του φυτού.

Για να αποκτήσετε στελέχη του X. campestris, η τραυματισμένη περιοχή (κηλίδες στα φύλλα ή φρούτα ή cankers) επιλέγεται όπως φαίνεται. Εάν δεν παρατηρηθεί φυτό τραυματισμό δειγματοληπτείται ιστού πιο επιρρεπή σε βλάβες, και αναλύθηκε με μέσο καλλιέργειας και με την τεχνική της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR).

Μέσα καλλιέργειας

Μεταξύ των μέσων καλλιέργειας που χρησιμοποιούνται είναι τα ακόλουθα:

Γάλα Tween (MT)

Για την αρχική απομόνωση μικροοργανισμών από δείγματα φυτικών ιστών, το μέσο μπορεί να εφαρμοστεί Γάλα Tween (MT):

10 ml αποβουτυρωμένου γάλακτος, 0,25 g CaCl2, 10g πρωτεόση πεπτόνη Νο 3, 15 g Bacto άγαρ 0,5 g τυροσίνης, 10 ml Tween 80, 80 mg της κεφαλεξίνης (σε 2 ml ΝαΟΗ 4%), 200 g του κυκλοεξιμιδίου (σε 2 ml μεθανόλης 75%), 100 mg της βανκομυκίνης (σε 1 ml αποσταγμένου νερού).

Τα διαλύματα αποβουτυρωμένου γάλακτος, κεφαλεξίνης, κυκλοεξιμιδίου και βανκομυκίνης θα πρέπει να αποστειρώνονται με διήθηση και να προστίθενται στο μέσο στους 50 ° C.

Ο βασιλιάς Β

Αφού αφεθούν οι βακτηριακές αποικίες να αναπτυχθούν στο TM, οι πιο παρόμοιες μπορούν να περάσουν X. campestris (αποικίες κίτρινου χρώματος στις 72 και 120 ώρες καλλιέργειας) σε μέσο Ο βασιλιάς Β:

20 g πεπτόνης πρωτεάσης Νο.3, 20 g άγαρ άγαρ, Κ2HPO4 1,5 g, MgS044x / Η2O, 1,5 g, 10 ml γλυκερόλης, 700 απεσταγμένο νερό.

Το μέσο θα πρέπει να θερμανθεί στους 80 ° C με ανακίνηση, μέτρηση με απεσταγμένο νερό μέχρι 1 λίτρο και ομογενοποίηση και το ρΗ θα πρέπει να ρυθμιστεί στο 7,2. Αποστειρώστε στους 121 ° C για 15 λεπτά.

Το πλούσιο μέσο καλλιέργειας έχει επίσης χρησιμοποιηθεί PYM ή το YMM στην καλλιέργεια του X. campestris.

PYM

Για την προετοιμασία του PYM, για κάθε 1000 ml συνολικού όγκου, πρέπει να προσθέσετε: 10 γραμμάρια γλυκόζης, 5 γραμμάρια εκχυλίσματος πεπτόνης, 3 γραμμάρια εκχυλίσματος βύνης και 3 γραμμάρια ζύμης.

Εάν είναι επιθυμητό να καλλιεργηθεί σε στερεό μέσο σε τρυβλία Petri, τότε στο μείγμα πρέπει να προστεθούν και 15 gr άγαρ.

YMM

Για την προετοιμασία του μέσου YMM, χρειάζεστε ανά 1000 ml συνολικού όγκου: 10 g γλυκόζης, 1 ml διαλύματος MgSO4: 7Η2Ο (10 g / L), 1 ml διαλύματος CaCl2 (22 gr / L), 1 ml διαλύματος Κ2HPO4 (22 gr / L), 1 ml διαλύματος FeCl3 σε 0.1 Μ HCl (2 g / L), καζαμινοξέα 0,3% m / v (αμινοξέα από υδρόλυση της καζεΐνης) και 11% ν / ν διάλυμα του γλουταμικού νατρίου.

Συνθήκες επώασης

Οι συνθήκες επώασης των βακτηριακών στελεχών του X. campestris πρέπει να είναι 27 ή 28 ° C, και σε περίπτωση υγρών μέσων καλλιέργειας, η συνεχής ανάδευση πρέπει να διατηρείται σε 200 στροφές ανά λεπτό (rpm).

Παραγωγή ξανθάνης

Εάν η παραγωγή του ξανθάνης σε μία διαδικασία ζύμωσης είναι επιθυμητό, ​​να παρέχονται ως πηγή άνθρακα γλυκόζη, σακχαρόζη, ή σιρόπι καλαμποκιού (20 έως 40 g / L), μεταξύ άλλων θρεπτικών ουσιών που συμβάλλουν άζωτο.

Ανίχνευση της μεταβολικής δραστηριότητας

Για να ανιχνεύσει την παρουσία του X. campestris βιώσιμα σε ιστό φυτού, ορισμένοι ερευνητές συνιστούν τη μέτρηση της μεταβολικής δραστηριότητας, αντί της μικροβιακής ανάπτυξης στην εργαστηριακή καλλιέργεια.

Η μέτρηση της μεταβολικής δραστηριότητας έχει πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας έναν δείκτη βιωσιμότητας μέσω του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτή η ένωση ονομάζεται τετραζόλη και τα άλατά της δέχονται ηλεκτρόνια από υδρογόνο, δημιουργώντας φορμαζάνη, μια ουσία αδιάλυτη στο νερό. Έτσι, η εμφάνιση στη μέση της φορμαζάνης είναι ένας δείκτης κυτταρικής μεταβολικής δραστηριότητας.

Ένα από τα μέσα καλλιέργειας του X. campestris για να εκτελέσει αυτή τη δοκιμασία βιωσιμότητας, περιέχει χλωριούχο τετραζόλιο (TTC), τριφαινυλοχλωρίδιο τετραζολίου και άλλα πρόσθετα όπως χλωριούχο νάτριο και σάκχαρα. Είναι ένα μέσο με τις ακόλουθες ουσίες για 500 ml συνολικού όγκου: 5 g πεπτόνης, 0,5 g υδρολυμένης καζεΐνης, 2,5 g γλυκόζης και 8,5 g άγαρ.

Παθοφυσιολογία

Το βακτήριο X. campestris Είναι ο αιτιώδης παράγοντας πολυάριθμων ασθενειών που προσβάλλουν τα φύλλα διακοσμητικών φυτών (όπως π.χ. Anthurium andreanum) και το κοινό φασόλι (Phaseolus vulgaris L.). Επίσης, επηρεάζουν τους καρπούς των φρούτων, όπως αμύγδαλο, νεκταρίνι, κεράσι, ροδάκινο, βερίκοκο, δαμάσκηνο, μεταξύ άλλων.

X. campestris Είναι γνωστό ότι επηρεάζει την οικογένεια των Brassicaceae ή των σταυροφόρων, που συγκαταλέγεται στα 10 πλέον επικίνδυνα φυτοπαθογόνα είδη για τη γεωργική δραστηριότητα, ιδιαίτερα στις τροπικές περιοχές.

Για παράδειγμα, X. campestris προκαλεί τη νόσο της μαύρης σήψης στο κουνουπίδι (Brassica oleracea), μπρόκολο (Β. Napus), Κινέζικο λάχανο (Β. Pekinensis), το γογγύλι (Β. Rapa), μουστάρδα (B. nigra), το ραπανάκι (Rhaphanus sativus) και το λάχανο (B. fruticulosa).

Τα συμπτώματα που παράγει X. campestris εμφανίζονται αρχικά σε φύλλα και μπορούν στη συνέχεια να εμφανιστούν στα φρούτα και τα κλαδιά. Περιλαμβάνουν ακανόνιστες και γωνιώδεις κιτρινωπές κηλίδες φύλλων (από 1 έως 5 mm σε διάμετρο) που περιορίζονται από τις νευρώσεις που τελικά γίνονται νεκρωτικές.

Υπάρχουν επίσης εγκαύματα φύλλων. στίγματα στα φρούτα. την αγγειακή μαρασμό και την εμφάνιση χλωροτικών ή νεκρωτικών βλαβών με τη μορφή "V".

Οι κηλίδες εμφανίζονται στις άκρες των φύλλων και περιβάλλουν το κεντρικό νεύρο. Η απώλεια φύλλων στο φυτό μπορεί να συμβεί. Στα φρούτα εμφανίζονται πράσινες κηλίδες που είναι νεκρωτικές, και είναι επίσης σε θέση να τους σπάσει. Μπορεί επίσης να υπάρχουν παγίδες.

Αναφορές

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, Κ., He, Υ.-Q., Feng, J.-Χ., & Τang, J.-L. (2003). Η διασπορά του βιοφίλμ στο Xanthomonas campestris ελέγχεται από τη σηματοδότηση των κυτταρικών κυττάρων και απαιτείται για την πλήρη μολυσματικότητα των φυτών. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, Α.Ο., Swings, J.G. and Civerolo, Ε.Ι. (1993). Ξανθόμωνας. Springer Ολλανδία. σ. 407.
  3. Παπαγιάννη, Μ., Ψωμάς, Σ., Μπατσίλας, Λ., Παράς, Σ., Κυριακίδης, Δ. Και Λιακοπούλου-Κυριακίδης, Μ. (2001). Παραγωγή ξανθάν από Xanthomonas campestris σε καλλιέργειες παρτίδας. Biochemistry Process, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Ανασκόπηση της παραγωγής κόμμεος ξανθάνης από μη τροποποιημένα άμυλα με Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, Ρ. And Globig, S. (2011). Φυτοπαθολογία στα φυτά. Apple Academic Press. σ. 334.