AGROBACTERIUM: RAKSTUROJUMS, MORFOLOĢIJA UN SLIMĪBAS - BIOLOĢIJA - 2025

Agrobacterium ir gramnegatīvu baktēriju ģints, kas, pārnesot DNS, var izraisīt slimības augos. DNS pārnešana ļauj modificēt saņēmēju augu, lai ļautu izteikt baktērijas ģenētisko informāciju. Sakarā ar to šīs ģints baktērijas dažreiz sauc par "dabas ģenētiskajiem inženieriem".

Agrobacterium ģints šobrīd tiek uzskatīts par nederīgu, un sugas, kas to saturēja, lielākoties ir pārvietotas uz Rhizobium ģints. Pēdējā ģints sākotnēji tika uzcelta, lai saturētu augu endosimbiotiskās baktērijas. Šīs baktērijas palīdz slāpekli fiksēt saistītos augos, galvenokārt pākšaugos.

Agrobacterium ģenētiskās informācijas pārnešanas mehānisms. Ņemts no commons.wikimedia.org

raksturojums

Tie neveido sporas, tie ir gramnegatīvi, aerobi. Mannīta klātbūtnē tie rada skābu reakciju. Tie neražo skābi vai gāzi glikozes-peptona barotnē.

Tie spēj izraisīt audzēju pašizplatīšanos augos. Šī spēja ir saistīta ar neliela DNS reģiona ģenētisko pārnešanu, kas atrodas audzēja induktora (Ti) vai saknes induktora (Ri) gēnos.

Agrobacterium sugas iebrūk caur daudzu divdīgļlapu un dažu ģimnāziju augu brūcēm, vainagu, saknēm un kātiem. Gēnu pārneses rezultātā saņēmējā augā tiek izteiktas baktēriju īpašās īpašības.

Morfoloģija

Šīs ģints baktērijas ir mazas, īsas stieņa formas (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Tās ir pārvietojamas 1-4 flagellas klātbūtnes dēļ, kas atrodas uz sāniem. Ja tie satur vienu flagellum, to fiksācija var būt sānu vai polāra.

Taksonomija un sistemātika

Agrobacterium ģints ierosināja Conn (1942), lai iekļautu divas patogēnas sugas, kas iepriekš bija iedalītas Phytomonas: A. tumefaciens un A. rhizogenes un nepatogēnas sugas A. radiobacter.

Pēc tam tika pievienotas Agrobacterium rubi, A. vitis un A. larrymoorei sugas, ņemot vērā to spēju izraisīt augu slimības.

Dažādu Agrobacterium sugu ģenētiskie pētījumi parādīja, ka A. tumefaciens (audzēja producents) vai A. rhizogenes (sakņu ražotājs) slimību izraisošās spējas var pārnest starp Agrobacterium celmiem vai tikt pazaudētas. Vēlāk tika pierādīts, ka šī spēja radīt slimības rodas no plazmīdu pārnešanas.

Agrobacterium un Rhizobium sugas ir ļoti līdzīgas viena otrai. Vienīgā sistemātiskā atšķirība, kas reģistrēta starp šīm ģintīm, ir to patogēnā mijiedarbība Agrobacterium gadījumā vai simbiotiskā (Rhizobium ģints ģints) mijiedarbība ar augiem.

Tas un fakts, ka Agrobacterium spēja radīt slimības var tikt zaudēta vai nodota, daudziem autoriem lika abas ģintis apvienot vienā (Rhizobium).

Slimības, ko tas izraisa

Agrobacterium sugām var būt liela spēja ražot slimības augiem. Tie rada divus galvenos slimību veidus.

Agrobacterium tumefaciens (pašlaik Rhizobium radiobacter) rada audzējus vai žulti uz daudzu ģimnāzijas ģints, viendīgļlapu un divdīgļlapu augu saknēm un stumbra, ieskaitot vismaz 40 komerciālas intereses sugas.

Agrobacterium rhizogenes (tagad Rhizobium rhizogenes), no otras puses, izraisa neparastu sakņu augšanu dažos divdīgļlapu augos (matains sakņu slimība vai mataina sakņu slimība).

Žults slimība uvero. Ņemts no commons.wikimedia.org

Piesārņojuma formas

Slimības var izplatīties gan caur augsni ar patogēniem celmiem, gan ar piesārņota materiāla izplatību. Lai celmi spētu izraisīt slimības, tiem jābūt īpašiem plazmidiem. Šīs plazmīdas sauc par Ti plazmīdām (audzēju induktoriem) vai Ri plazmīdām (sakņu augšanas induktoriem).

Infekcijas procesa laikā no baktērijām uz recipienta augu tiek transportēts Ti vai Ri plazmidijas segments, ko sauc par T-DNA (pārneses DNS).

Baktēriju T-DNS iekļūst auga šūnu kodolā un integrējas ar auga DNS. Tā rezultātā augu šūnas tiek ģenētiski pārveidotas, kas ļauj izteikt ģenētisko informāciju no baktērijas T-DNS. Baktēriju DNS ekspresija noved pie audzēja augšanas vai patoloģiskas sakņu veidošanās.

A. tumefaciens ražotie audzēji vai žultspūšļi dažos gadījumos kaitīgi neietekmē augus. Citos gadījumos tie var izraisīt inficētā auga augšanas samazināšanos un pat nāvi.

Šī slimība pēdējos gados ir izplatījusies, pateicoties augu apmaiņai un tirdzniecībai ar šo slimību, bet bez redzamām tās pazīmēm.

Matu sakņu slimības ietekme uz inficēto augu ir slikti izprotama. Daži autori ir parādījuši, ka A. rhizogenes izraisītā sekundāro sakņu veidošanās var labvēlīgi ietekmēt inficēto augu.

Ārstēšana

Žaunu slimības ārstēšanai jābūt profilaktiskai. Infekcijas gadījumā slimības attīstība dažreiz progresēs neatkarīgi no baktēriju klātbūtnes, kas izraisa slimību.

Antibakteriālu produktu, kas izgatavoti no vara un balinātāja, lietošana var samazināt A. tumefaciens populācijas augu virsmā. Vēl viens profilaktiskas ārstēšanas mehānisms ir tādu patogēnu celmu pielietošana, kas nav patogēni, konkurējot ar patogēniem celmiem.

Kreozota bāzes ķimikālijas, šķīdumi uz vara bāzes un spēcīgi oksidētāji var tikt izmantoti vainaga žultsslimību ārstnieciskai ārstēšanai.

Tā kā nav pierādījumu par matains sakņu slimības kaitīgo iedarbību uz inficēto augu, nav īpašas ārstēšanas pret to.

Patogenitāte cilvēkiem

Lai arī Agrobacterium galvenokārt ir patogēns augiem, tas galu galā var ietekmēt cilvēkus. Cilvēkos to uzskata par piesārņojošu organismu vai ar mazu spēju radīt slimības.

Tomēr A. tumefaciens var būt atbildīgs par nozokomiālām infekcijām pacientiem ar novājinātu imūnsistēmu. Starp šīs baktērijas izraisītajām slimībām ir infekcijas, kas saistītas ar centrālo vēnu katetriem, peritonīts, asiņu infekcijas, endokarda iekaisums, žultspūšļa iekaisums un urīnceļu infekcijas.

Agrobacterium var būt izturīgs pret vairākām antibiotikām, ieskaitot kotrimoksazolu un tetraciklīnu. Vienīgā līdz šim veiksmīgā terapija ir cefotaksīms žultspūšļa iekaisuma ārstēšanai.

Agrobacterium spēja pārnest gēnus augiem un sēnītēm ir izmantota kā līdzeklis gēnu inženierijā, lai veiktu ģenētiskus uzlabojumus augos.

Tomēr šī spēja pārveidot saimniekorganismus nav tikai augiem. Laboratorijas apstākļos var manipulēt ar daudziem citiem eikariotu un pat prokariotu organismiem, lai tos Agrobacterium varētu ģenētiski pārveidot.

Daudzas rauga un sēnīšu sugas laboratorijā ir pārveidotas, izmantojot Agrobacterium. Pētniekiem ir arī izdevies pārveidot aļģes, zīdītāju šūnas un grampozitīvo baktēriju Streptomyces lividans.

Atsauces

1. Agrobacterium. Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 13. septembrī no vietnes wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovskis, Eds (2008). Agrobacterium: no bioloģijas līdz biotehnoloģijai. Springers, Ņujorka. 1-735.
3. R. Kains (1988). Agrobacterium radiobacter izraisīts septicēmijas gadījums. Infekcijas žurnāls.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacterium infekcijas cilvēkiem: pieredze vienā slimnīcā un pārskats. Klīniskās infekcijas slimības.
5. A. Ziemienowicz (2001). Agrobacterium T-DNS odiseja. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hvangs, SB Gelvin, EM Lai (2015). Redakcija: "Agrobacterium bioloģija un tās piemērošana transgēnu augu ražošanā" Robežas augu zinātnē.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: dabas ģenētiskais inženieris. Augu zinātnes robežas.