- Apraksts
- Mijiedarbība ar augu
- Ksantāns
- Izolēšana
- Kultūras nesēji
- Piena tween
- Ķēniņa B
- PYM
- Ymm
- Inkubācijas apstākļi
- Ksantāna ražošana
- Metabolisma aktivitātes noteikšana
- Patofizioloģija
- Atsauces
Xanthomonas campestris ir proteobaktēriju suga (klase: gamma proteobaktērijas, kārtība: Xantomonadales, ģimene: Xanthomonadaceae), fitopatogēna, kas ietekmē svarīgas kultūras.
X. campestris uzrāda epifītisko fāzi augā, kurā tas tam nekaitē. Šī fāze ir pirms inficēšanās, tā rodas, baktērijām savairojoties labvēlīgu vides svārstību dēļ. Šīs sugas inficēšanās inficētajā augā izraisa dažādus simptomus, kas galu galā var degenerēties līdz nāvei.
1. attēls. Simptomi, ko izraisa infekcija ar X. campestris. Avots: autore Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.
X. campestris ir labi pazīstams arī ar biopolimēra ksantāna sveķu vai ksantāna ražošanu - polisaharīdu, kas izdalās vidē (eksopolisaharīds) un palielina ūdens šķīdumu viskozitāti.
Eksopolisaharīdu ksantāns bija pirmais komerciāli nozīmīgais blakusprodukts, ko radīja kukurūzas cietes fermentācijas procesi. Pašlaik tas tiek ražots lielos daudzumos, un tam ir daudz pielietojumu, ņemot vērā tā kā biezinātāja un emulgatora īpašības. Ksantāns, cita starpā, tiek izmantots pārtikas, farmācijas, kosmētikas, lauksaimniecības un naftas rūpniecībā.
Apraksts
Xanthomonas campestris ir gramnegatīvs, obligāts aerobs, fakultatīvs saprofīta bacilis. Tas ir mobilais, no 0,2 līdz 0,6 μm plats un no 0,8 līdz 2,9 μm garš. Tas var parādīties kā vientuļš indivīds vai veidojoši pavedieni, ko ieskauj ksantāns - to ražotais eksopolisaharīds.
Ksantāns veicina X. campestris bioplēvju veidošanos un arī aizsargā aizsargājošu darbību šajā struktūrā izveidotajām kopienām, ja rodas pēkšņas temperatūras, pH, ultravioletā starojuma izmaiņas, izteiktas osmotiskas variācijas un / vai mitruma samazināšanās.
Mijiedarbība ar augu
Šai sugai ir vairāki mehānismi, lai izvairītos no augu reakcijas, ko tā inficē. Pirmā auga barjera pret baktēriju infekciju ir šūnu sienas un virsmas vielas, kurām ir pretmikrobu iedarbība.
X. campestris var inficēt augu caur lapotnes stomām (porām, kurās notiek gāzes apmaiņa ar apkārtējo vidi), hydatodes (stomas tips, caur kuru izdalās liekā ūdens daudzums) vai caur esošām brūcēm.
Augi parasti aizver savu stomu, kad tiem uzbrūk mikroorganismi. Tomēr X. campestris rada virulences faktoru, kas novērš stomālas slēgšanu, tādējādi sekmējot vairāk baktēriju iekļūšanu augā no ārējās vides.
Kad baktērijas atrodas augā, tās novērš ūdens pārvadāšanu, aizsprostojot asinsvadu audus. Rezultāts ir lapu nekroze un inficēto daļu vīšana.
Turklāt X. campestris ražo savienojumu, ko sauc par neitrālu ciklisku β- (1,2) glikānu, kas novērš aizsardzības gēnu ekspresiju augā. Šos savienojumus var saistīt ar baktēriju periplasmic telpu vai izdalīties ārpusšūnu vidē, veicinot baktēriju mobilitāti, to virulenci un bioplēvju veidošanos.
Ksantāns
Ksantāns, ko ražo Xanthomonas, darbojas kā virulences faktors, nomācot inficētā auga imūno reakciju un palielinot baktēriju infekcijas spēju.
Ksantāns ir polisaharīds, ko veido 5 atkārtotu cukuru vienības (2 glikozes, 2 mannozes un 1 glikuronskābe) un polimerizējas.
Ksantāna sintēze ir atkarīga no operona, ko sauc par klasteru smaganu (gēnu komplekts, kas veido funkcionālo vienību), kurā ir 12 gēni, kurus kontrolē viens veicinātāja reģions.
Izolēšana
X. campestris pv. campestris var izdalīt no lapu audiem, kuriem ir "V" formas plankumi, vai no bojātiem asinsvadu audiem, vai no auga kakla, tas ir, no ievainotajiem augu apgabaliem.
Lai iegūtu X. campestris celmus, ievainoto zonu izvēlas kā paraugu (lapu vai augļu plankumus vai rūķus). Ja augā netiek novēroti ievainojumi, no parauga ņem audus, kas ir visjutīgākie pret bojājumiem, un tos analizē ar barotni un ar polimerāzes ķēdes reakcijas (PCR) metodi.
Kultūras nesēji
Starp izmantotajiem barotnēm ir šādi:
Piena tween
Sākotnējai mikroorganismu izolēšanai no augu audu paraugiem var izmantot piena Tween (MT) barotni:
10 ml vājpiena, 0.25 g of CaCl 2 , 10 g of peptons proteāzes No. 3, 15 g of Bacto agar, 0.5 g tirozīnu, 10 ml Tween 80, 80 mg of cephalexin (2 ml NaOH at 4%), 200 g cikloheksimīda (2 ml 75% metanola), 100 mg vankomicīna (1 ml destilēta ūdens).
Vājpiena, cefaleksīna, cikloheksimīda un vankomicīna šķīdumi jāsterilizē filtrējot un jāpievieno barotnei 50 ° C temperatūrā.
Ķēniņa B
Pēc tam, kad baktēriju kolonijas ir ļāvušas augt MT, tās, kuras ir visprecīzākās X. campestris (dzeltenās pigmentētās kolonijas 72 un 120 stundu kultūrā), var pārnest uz King's B barotni:
20 g peptona proteāzes Nr.3, 20 g agara agara, 1,5 g K 2 HPO 4, 1,5 g MgSO 4 x / H 2 O, 10 ml glicerīna, 700 destilēta ūdens.
Barotne jāmaisa līdz 80 ° C, maisot, uzpilda līdz 1 l ar destilētu ūdeni un homogenizē, un pH jānoregulē līdz 7,2. Sterilizējiet 121 ° C 15 minūtes.
Bagātīgā barotne PYM vai YMM ir izmantota arī X. campestris kultūrā.
2. attēls. Ksantomonu kultūra cietā barotnē. Avots: Jarober3, izmantojot Wikimedia Commons
PYM
Lai pagatavotu PYM, uz katriem 1000 ml kopējā tilpuma jāpievieno: 10 g glikozes, 5 g peptona ekstrakta, 3 g iesala ekstrakta un 3 g rauga.
Ja vēlaties audzēt cietā vidē Petri traukos, tad maisījumam jāpievieno arī 15 g agara.
Ymm
Lai sagatavotu YMM barotni, kas nepieciešams, lai katriem 1000 ml kopējo tilpumu: 10 g glikozes, 1 ml MgSO 4 : 7H 2 O šķīdums (10 g / L), 1 ml CaCl 2 šķīdumu (22 g / L ), 1 ml K 2 HPO 4 šķīdumu (22 g / l), 1 ml FeCl 3 šķīduma 0.1 m HCl (2 g / L), 0.3% m / v casamino acids (aminoskābes, kuras atrašanās vieta kazeīna hidrolīze) un 11% v / v nātrija glutamāta šķīduma.
Inkubācijas apstākļi
X. campestris baktēriju celmu inkubācijas apstākļiem jābūt 27 vai 28 ° C, un šķidru barotņu gadījumā nepārtraukta maisīšana jāuztur ar 200 apgriezieniem minūtē (apgr./min.).
Ksantāna ražošana
Ja fermentācijas procesā ir vēlams ražot ksantānu, kā oglekļa avots jāpiegādā glikoze, saharoze vai kukurūzas sīrups (no 20 līdz 40 g / L) starp citām barības vielām, kas nodrošina slāpekli.
Metabolisma aktivitātes noteikšana
Lai noteiktu dzīvotspējīgu X. campestris klātbūtni augu audos, daži pētnieki iesaka izmērīt metabolisma aktivitāti, nevis mikrobu augšanu laboratorijas kultūrā.
Metabolisma aktivitātes mērīšana tika veikta, izmantojot dzīvotspējas indikatoru caur elektronu transporta sistēmu. Šo savienojumu sauc par tetrazoliju, un tā sāļi pieņem elektronus no ūdeņraža, veidojot formazānu - ūdenī nešķīstošu vielu. Tādējādi izskats formazāna vidū ir šūnu metabolisma aktivitātes indikators.
Viens no X. campestris barotnēm, lai veiktu šo dzīvotspējas testu, satur tetrazolija hlorīdu (TTC), trifeniltetrazolija hlorīdu un citas piedevas, piemēram, nātrija hlorīdu un cukurus. Tā ir barotne ar šādām vielām ar kopējo tilpumu 500 ml: 5 g peptona, 0,5 g hidrolizēta kazeīna, 2,5 g glikozes un 8,5 g agara.
Patofizioloģija
Baktērija X. campestris ir cēlonis daudzām slimībām, kas ietekmē dekoratīvo augu (piemēram, Anthurium andreanum) un parasto pupiņu (Phaseolus vulgaris L.) lapas. Tie cita starpā ietekmē arī kauliņu augļus, piemēram, mandeles, nektarīnu, ķiršus, persikus, aprikozes, plūmes.
Ir zināms, ka X. campestris ietekmē Brassicaceae vai krustziežu dzimtu, jo ir starp 10 fitopatogēnām sugām, kas ir visbīstamākās lauksaimnieciskajai darbībai, īpaši tropos.
Piemēram, X. campestris izraisa melnās puves slimību ziedkāpostu (Brassica oleracea), brokoļu (B. napus), ķīniešu kāpostu (B. pekinensis), rāceņu (B. rapa), sinepju (B nigra), redīsi (Rhaphanus sativus) un kāposti (B. fruticulosa).
3. attēls. X. campestris ietekmētā lapa. Avots: Deivids B. Langstons, izmantojot Wikimedia Commons
X. campestris radītie simptomi sākotnēji parādās uz lapām, pēc tam var parādīties uz augļiem un zariem. Tie ietver neregulāras un leņķiskas dzeltenīgas lapu plankumus (diametrā no 1 līdz 5 mm), ko ierobežo vēnas, kuras galu galā tiek nekrotizētas.
Notiek arī lapotnes apdegumi; plankumi uz augļiem; asinsvadu vītums un hlora vai nekrotisko bojājumu parādīšanās "V" formā.
Plankumi parādās lapu malās un ap tās vidu. Augam var rasties lapu zudums. Uz augļiem, kas kļūst nekrotiski, parādās zaļi plankumi, un tie var arī tos saplaisāt. Var rasties arī rūķīši.
Atsauces
- Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Bioplēves izkliedi Xanthomonas campestris kontrolē ar šūnu šūnu signalizāciju, un tā ir nepieciešama pilnīgai virulencei augiem. Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
- Hayward, AC, Swings, JG un Civerolo, EL (1993). Ksanthonas. Springer Nīderlande. 407. lpp.
- Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. un Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthomonas campestris ksantāna ražošana partijas kultūrās. Procesa bioķīmija, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
- Rosalam, S., & England, R. (2006). Pārskats par ksantāna sveķu ražošanu no nemodificētas cietes, izmantojot Xanthomonas campestris enzīmu un mikrobu tehnoloģiju, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
- Stjuarts, P. un Globigs, S. (2011). Fitopatoloģija augos. Apple Academic Press. 334. lpp.