XANTHOMONAS CAMPESTRIS: LEÍRÁS, TENYÉSZTÉS ÉS PATOLÓGIÁK - BIOLÓGIA - 2024

A Xanthomonas campestris a proteobaktériumok faja (osztály: Gamma Proteobacteria, sorrend: Xantomonadales, család: Xanthomonadaceae), fitopatogén, amely fontos növényeket érint.

Az X. campestris epifitikus fázist mutat be a növényen, amelyben nem károsítja. Ez a fázis a fertőzést megelőzően alakul ki, amikor a baktériumok szaporodnak a kedvező környezeti változások miatt. E faj általi fertőzés különféle tüneteket okoz a fertőzött növényben, amelyek végül elhalálozódhatnak.

1. ábra. X. campestris fertőzés okozta tünetek. Forrás: szerző Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.

Az X. campestris ismert a xantán gumi vagy a xantán biopolimer előállításáról is, amely egy poliszacharid, amely kiválasztódik a közegbe (exopoliszacharid) és növeli a vizes oldatok viszkozitását.

Az exopoliszacharid-xantán volt az első kereskedelmileg fontos melléktermék, amelyet a kukoricakeményítők fermentációs folyamatai generáltak. Jelenleg nagy mennyiségben gyártják, és sűrítőként és emulgeálószerként való felhasználása miatt számos felhasználási területtel rendelkezik. A xantánt többek között élelmiszeriparban, gyógyszeriparban, kozmetikai, mezőgazdasági és olajiparban használják.

Leírás

A Xanthomonas campestris gram-negatív, kötelező aerob, fakultatív szaprofit bacillus. Mobil, 0,2–0,6 µm széles és 0,8–2,9 µm hosszú. Megjelenhet magányos egyénként vagy formáló filamentumként, körülvéve xantán, az általuk előállított exopoliszacharid.

A Xanthan elősegíti az X. campestris biofilmek képződését, és védőhatást gyakorol az ebben a struktúrában kialakult közösségekre is, amikor a hőmérséklet, a pH, az ultraibolya sugárzás hirtelen megváltozik, jelentős ozmotikus variációk és / vagy a páratartalom csökken.

Kölcsönhatás a növényrel

Ennek a fajnak számos mechanizmusa van, hogy elkerülje a fertőzött növények védelmi reakcióit. A növény első akadálya a bakteriális fertőzés ellen az antimikrobiális hatású sejtfal és felszíni anyagok.

Az X. campestris fertőzheti a növényt lombos sztómáin (pórusokon, ahol a környezettel gázcserélődik), hydatodein (egy olyan sztóma típusán keresztül, ahol a fölösleges víz kibocsátódik), vagy meglévő sebek révén.

A növények általában bezárják sztómájukat, amikor mikroorganizmusok támadják meg őket. Az X. campestris azonban virulencia tényezőt hoz létre, amely megakadályozza a sztóma bezáródását, ezáltal elősegítve, hogy több baktérium kerüljön a növénybe a külső környezetből.

Amikor a baktériumok a növény belsejében vannak, megakadályozzák a víz szállítását azáltal, hogy elzárják az érrendszeri szöveteket. Ennek eredménye a levelek elhalása és a fertőzött részek hervadása.

Ezen túlmenően az X. campestris egy semleges ciklikus β- (1,2) glükánnak nevezett vegyületet termelő, amely megakadályozza a védelmi gének expresszióját a növényben. Ezek a vegyületek asszociálhatók a baktériumok periplazmatikus tereivel, vagy kiválaszthatók az extracelluláris környezetbe, elősegítve a baktériumok mobilitását, virulenciáját és biofilmek képződését.

xantán

A Xanthomonas által termelt xantán virulencia faktorként hat, elnyomja a fertőzött növény immunválaszát és növeli a baktériumok fertőzőképességét.

A xantán egy olyan poliszacharid, amely 5 ismétlődő cukorból áll (2 glükóz, 2 mannóz és 1 glükuronsav), és polimerizálódik.

A xantán szintézise a klasztergumnak nevezett operontól (egy funkcionális egységet alkotó génekből áll) függ, amelyben 12 gén van, amelyek egyetlen promóter régió ellenőrzése alatt állnak.

Izolálása

X. campestris pv. A campestris izolálható levélszövetből, amelynek "V" alakú foltok vannak, vagy sérült érrendszeri szövetről, vagy növényi nyakból, azaz a növény sérült területeiről.

Az X. campestris törzsek elõállítása érdekében mintát kell kiválasztani a sérült területrõl (levél- vagy gyümölcsfoltok vagy konzervek). Ha a növényben nem észlelnek sérülést, mintából vesznek a leginkább sérülékeny szövetet, majd tápközeggel és a polimeráz láncreakció (PCR) módszerrel elemezzük azokat.

Kulturális média

Az alkalmazott táptalajok között szerepelnek a következők:

Tej Tween

A mikroorganizmusok kezdeti izolálásához a növényi szövet mintáiból tej-Tween (MT) táptalaj használható:

10 ml sovány tej, 0,25 g CaCl ₂, 10 g peptont proteáz No. 3, 15 g Bacto-agar, 0,5 g tirozin, 10 ml Tween 80, 80 mg cefalexin (2 ml NaOH 4%), 200 g cikloheximid (2 ml 75% metanolban), 100 mg vankomicin (1 ml desztillált vízben).

A sovány tejet, cefalexint, cikloheximid- és vankomicin-oldatot szűrőn sterilizálni kell, és 50 ° C-on a tápközeghez kell adni.

King's B

Miután hagytuk, hogy a baktériumtelepek növekedjenek az MT-ben, az X. campestrishez leginkább hasonlók (sárga pigmentációs kolóniák 72 és 120 órás tenyésztéskor) átvihetők a King B táptalajra:

20 g peptont proteáz No.3, 20 g agar-agar, 1,5 g K ₂ HPO _4, 1,5 g MgSO ₄ x / H ₂ O, 10 ml glicerint, 700 desztillált vízzel.

A tápközeget keverés közben 80 ° C-ra melegítjük, desztillált vízzel 1 literre töltsük fel és homogenizáljuk, és a pH-t 7,2-re állítsuk. Sterilizáljuk 121 ° C-on 15 percig.

A gazdag PYM vagy YMM tápközeget szintén alkalmazták X. campestris tenyészetében.

2. ábra. A Xanthomonas tenyésztése szilárd közegben. Forrás: Jarober3, a Wikimedia Commonson keresztül

PYM

A PYM elkészítéséhez a teljes térfogat minden 1000 ml-éhez adjunk hozzá: 10 g glükózt, 5 g peptonkivonatot, 3 g malátakivonatot és 3 g élesztőt.

Ha szilárd táptalajon szeretne növekedni Petri-csészékben, akkor 15 g agart kell adni a keverékhez.

YMM

Hogy előkészítse a YMM közegben, szükség van minden 1000 ml teljes térfogat: 10 g glükóz, 1 ml MgSO ₄: 7H ₂ O -oldatot (10 g / l), 1 ml CaCI ₂ -oldatot (22 g / l), 1 ml K ₂ HPO ₄ oldatot (22 g / L), 1 ml FeCl ₃ oldatot 0,1 m sósavoldattal (2 g / l), kazaminosavak 0,3% m / v (aminosavak kazein hidrolízise) és 11 tömeg / térfogat% nátrium-glutamát oldatot.

Inkubációs feltételek

Az X. campestris baktériumtörzseinek inkubációs körülményeinek 27 vagy 28 ° C-nak kell lenniük, és folyékony táptalajok esetén a folyamatos keverést 200 fordulat / perc sebességgel (rpm) kell fenntartani.

Xantán-előállítás

Ha kívánatos a xantán előállítása erjedési folyamat során, akkor a nitrogént biztosító tápanyagok mellett glükózt, szacharózt vagy kukoricaszirupot (20 és 40 g / l között) kell szénforrásként szolgáltatni.

A metabolikus aktivitás kimutatása

Az életképes X. campestris jelenlétének kimutatására a növényi szövetben egyes kutatók a metabolikus aktivitás mérését javasolják, nem pedig a mikrobiális növekedést a laboratóriumi tenyészetben.

A metabolikus aktivitás mérését életképesség-mutatóval végeztük az elektronszállító rendszeren keresztül. Ezt a vegyületet tetrazoliumnak nevezik, és sói elektronokból hidrogént vesznek fel, amivel formazánt képeznek, amely vízben nem oldódik. Tehát a formazán közepén történő megjelenés jelzi a sejtek metabolikus aktivitását.

Az X. campestris tenyésztő tápközeg egyike az életképesség-teszt elvégzéséhez tetrazolium-kloridot (TTC), trifenil-tetrazolium-kloridot és más adalékanyagokat, például nátrium-kloridot és cukrokat tartalmaz. Ez egy közeg, amelynek teljes mennyisége 500 ml a következő anyagokkal: 5 g pepton, 0,5 g hidrolizált kazein, 2,5 g glükóz és 8,5 g agar.

Kórélettani

Az X. campestris baktérium számos olyan betegség okozója, amely a díszítő növények (például Anthurium andreanum) és a közönséges bab (Phaseolus vulgaris L.) leveleit érinti. Ezek hatással vannak a csonthéjasok gyümölcseire is, például mandula, nektarin, cseresznye, őszibarack, barack, szilva.

Az X. campestris ismert módon befolyásolja a Brassicaceae vagy a keresztes fák családját, mivel a 10 legfontosabb növénypótló faj a mezőgazdasági tevékenységre, különösen a trópusokon.

Például az X. campestris okozza a fekete korhadást a karfiolban (Brassica oleracea), brokkoliban (B. napus), kínai káposztaban (B. pekinensis), fehérrépa (B. rapa), mustárban (B nigra), retek (Rhaphanus sativus) és káposzta (B. fruticulosa).

3. ábra. Az X. campestris által érintett levél. Forrás: David B. Langston, a Wikimedia Commons segítségével

Az X. campestris által okozott tünetek kezdetben a leveleken, majd a gyümölcsökön és az ágakon jelentkezhetnek. Ezek szabálytalan és szögletes sárgás színű (1-5 mm átmérőjű) levélfoltokkal járnak, amelyeket a végül nekrotizált erek korlátoznak.

Lomb égési sérülések is előfordulnak; foltok a gyümölcsön; érrendszeri hervadás és klorotikus vagy nekrotikus léziók megjelenése "V" alakban.

A foltok a levél szélein és a középső rész körül jelennek meg. Levélveszteség léphet fel a növényen. Zöld foltok jelennek meg a nekrotikusvá váló gyümölcsökön, és megrepedhetnek. Ütők is előfordulhatnak.

Irodalom

1. Dow, J. M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., és Tang, J.-L. (2003). A biofilm eloszlását a Xanthomonas campestris-ben sejt-sejt jelzés szabályozza, és a növények teljes virulenciájához szükséges. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
2. Hayward, AC, Swings, JG és Civerolo, EL (1993). Xanthomonas. Springer Hollandia. 407. oldal
3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. és Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanth-termelés a Xanthomonas campestris által szakaszos tenyészetekben. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S. és England, R. (2006). A módosítatlan keményítőkből származó xantángumi-termelés áttekintése a Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology által, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. Stewart, P. és Globig, S. (2011). Növények fitopatológiája. Apple Academic Press. 334. o.