Xanthomonas campestris опис, культуральне середовище і патофізіологія



Xanthomonas campestris - вид протеобактерій (клас: Gamma Proteobacteria, порядок: Xanthomonadales, сімейство: Xanthomonadaceae), фітопатогенний, що впливає на важливі культури.

X. campestris Вона являє собою епіфітну фазу на рослині, в яку вона не завдає шкоди. Ця фаза до інфекції, вона генерується проліферацією бактерій за рахунок сприятливих варіацій навколишнього середовища. Інфікування цим видом oCasiona різноманітні симптоми в інфікованих рослин, які можуть в кінцевому підсумку вироджуватися в його смерті.

X. campestris Він також добре відомий для отримання біополімеру ксантану або ксантану, полісахарид, який виділяє середовище (екзополісахарид) і підвищує в'язкість водних розчинів.

Екзополісахарид ксантану був першим біопродуктом комерційного значення, що генерується процесами ферментації кукурудзяного крохмалю. В даний час вона випускається у великих кількостях і має багато застосувань завдяки своїм характеристикам як згущувач і емульгатор. Ксантан використовується в харчовій промисловості, фармацевтичній, косметичній, сільськогосподарській, нафтовій, серед інших.

Індекс

  • 1 Опис
    • 1.1 Взаємодія з заводом
    • 1.2 Xantano
  • 2 Виділення X. campestris з тканини рослини
  • 3 Культуральні медіа
    • 3.1 Молочний твін (MT)
    • 3.2 Король B
    • 3.3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Умови інкубації
    • 3.6 Виробництво ксантану
    • 3.7 Виявлення метаболічної активності
  • 4 Патофізіологія
  • 5 Посилання

Опис

Xanthomonas campestris Це грамнегативна паличка, облігатна аеробна і факультативна сапрофіт. Він є рухомим, шириною від 0,2 до 0,6 мкм і довжиною від 0,8 до 2,9 мкм. Він може з'являтися як окрема особа або утворювати нитки, оточені ксантаном, екзополісахарид, який вони виробляють.

Ксантан сприяє утворенню біоплівки X. campestris а також проявляє захисну дію спільнот, створених у цій структурі, коли відбуваються різкі зміни температури, рН, ультрафіолетового випромінювання, виражені осмотичні зміни та / або зниження вологості..

Взаємодія з рослиною

Цей вид має декілька механізмів, щоб уникнути реакцій оборони на уражені рослини. Першим бар'єром рослини до бактеріальної інфекції є клітинна стінка і поверхневі речовини з антимікробною активністю.

X. campestris може заразити рослину через її позакореневі продихи (пори, де відбувається обмін газів з навколишнім середовищем), його гідрати (тип стоми, через який витікає надлишок води) або наявні рани.

Зазвичай рослини закривають свої продихи при нападі мікроорганізмів. Однак,, X. campestris виробляє фактор вірулентності, який запобігає закриттю продихів, тим самим сприяючи надходженню більшої кількості бактерій із зовнішнього середовища.

Коли бактерії знаходяться всередині рослини, вони запобігають транспортуванню води, для утруднення судинних тканин. Результатом є некроз листя і в'янення інфікованих частин.

Також,, X. campestris виробляє з'єднання, зване нейтральним циклічним глюканом β- (1,2), що перешкоджає експресії захисних генів у рослині. Ці сполуки можуть бути пов'язані з бактеріальним периплазматическим простором або можуть виводитися з позаклітинної середовищем, сприяючи рухливості бактерій, її вірулентності і утворення біоплівки.. 

Ксантано

Ксантан продукується Ксантомонас Він діє як фактор вірулентності, пригнічуючи імунну відповідь інфікованої рослини і збільшуючи інфекційну здатність бактерії.

Ксантан являє собою полісахарид, що складається з одиниць 5 цукрів, які повторюються (2 глюкози, 2 манози та 1 глюкуронової кислоти) і полімеризуються.

Синтез ксантану залежить від називаного оперона гумка кластера (набір генів, які складають функціональну одиницю), який представляє 12 генів, які знаходяться під контролем однієї промоторной області.

Ізоляція X. campestris з рослинної тканини

X. campestris pv. campestris він може бути виділений з листяної тканини, яка представляє плями у вигляді "V" або пошкодженої судинної тканини, або шиї рослини, тобто, пошкоджених ділянок рослини.

Для отримання штамів X. campestris, він вибирається, оскільки він показує зону травми (плями листя або плоди або рак). Якщо пошкодження не спостерігається в рослині, тканина, найбільш сприйнятлива до пошкодження, приймається за зразок і аналізується за допомогою культуральних середовищ і методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР)..

Культуральні середовища

Серед культуральних середовищ, що використовуються, є наступні:

Молочний твін (MT)

Для початкової ізоляції мікроорганізмів з зразків тканин рослин, можна застосовувати середовище Молочний твін (MT):

10 мл знежиреного молока, 0,25 г CaCl2, 10 г протеазного пептона №3, 15 г бакто-агару, 0,5 г тирозину, 10 мл Tween 80, 80 мг цефалексину (в 2 мл 4% NaOH), 200 г циклогексимида (в 2 мл метанолу 75%), 100 мг ванкоміцину (в 1 мл дистильованої води).

Розчини знежиреного молока, цефалексину, циклогексимиду і ванкоміцину слід стерилізувати фільтруванням і додати до середовища при 50 ° С..

Король Б

Після того, як бактеріальні колонії ростуть в ТМ, найбільш подібні можуть бути передані X. campestris (колонії жовтої пігментації при 72 і 120 годинах культури) в середовищі Король Б:

20 г протеазного пептона №3, 20 г агарового агару, K2HPO4 1,5 г, MgSO4x / H2O 1,5 г, 10 мл гліцерину, 700 дистильованої води.

Середовище слід нагрівати до 80 ° C струшуванням, вимірюванням дистильованою водою до 1 л і гомогенізацією, а pH доводити до 7,2. Стерилізувати при 121 ° C протягом 15 хвилин.

Також використовувалася багата культуральна середовище PYM або YMM у вирощуванні X. campestris.

PYM

Для підготовки PYM, на кожні 1000 мл загального обсягу необхідно додати: 10 г глюкози, 5 г пептонного екстракту, 3 г солодового екстракту і 3 г дріжджів.

Якщо бажано культивувати в твердій середовищі в чашках Петрі, тоді до суміші також слід додати 15 г агару.

YMM

Для підготовки середовища YMM, необхідно на 1000 мл загального обсягу: 10 г глюкози, 1 мл розчину MgSO4: 7H2O (10 г / л), 1 мл розчину CaCl2 (22 г / л), 1 мл розчину K2HPO4 (22 г / л), 1 мл розчину FeCl3 в 0,1 М HCl (2 г / л), казамінокислоти 0,3% m / v (амінокислоти з гідролізу казеїну) і 11% об. / об..

Умови інкубації

Умови інкубації бактеріальних штамів X. campestris повинна бути 27 або 28 ° C, а у випадку рідкої культуральної середовища безперервне перемішування повинно підтримуватися при 200 оборотах в хвилину (об / хв).

Виробництво ксантану

Якщо виробництво ксантану в процесі ферментації бажане, глюкоза, сахароза або кукурудзяний сироп (від 20 до 40 г / л), серед інших поживних речовин, що забезпечують азот, повинні поставлятися в якості джерела вуглецю..

Виявлення метаболічної активності

Для виявлення наявності X. campestris Життєздатні в рослинній тканині деякі дослідники рекомендують вимірювати метаболічну активність замість мікробного росту в лабораторній культурі.

Вимірювання метаболічної активності проводили з використанням показника життєздатності через електронну транспортну систему. Це з'єднання називається тетразолом і його солі приймають електрони з водню, що утворює формазан, речовина, нерозчинна у воді. Таким чином, поява в середині формазана є показником клітинної метаболічної активності.

Одне з засобів вирощування Росії X. campestris для проведення цього випробування на життєздатність він містить хлорид тетразолію (ТТС), тетразолію трифенілхлорид та інші добавки, такі як хлорид натрію і цукру. Це середовище з наступними речовинами для 500 мл загального обсягу: 5 г пептона, 0,5 г гідролізованого казеїну, 2,5 г глюкози і 8,5 г агару..

Патофізіологія

Бактерія X. campestris Вона є причиною численних захворювань, які впливають на листя декоративних рослин (наприклад Антуріум іреанум) і звичайна квасоля (Phaseolus vulgaris L.). Вони також впливають на плоди кам'яних фруктів, таких як мигдаль, нектарин, вишня, персик, абрикос, слива, серед інших.

X. campestris Відомо, що він впливає на сімейство Brassicaceae або хрестоцвітих, які належать до 10 найнебезпечніших фітопатогенних видів для сільськогосподарської діяльності, особливо в тропіках..

Наприклад, X. campestris виробляє захворювання чорної гнилі в цвітній капусті (Brassica oleracea), брокколі (B. napus), Китайська капуста (B. pekinensis), ріпа (B. rapa), гірчиця (B. nigra), редька (Rhaphanus sativus) і капуста (B. fruticulosa).

Симптоми, які вона виробляє X. campestris вони з'являються спочатку в листі і можуть з'являтися на плодах і гілках. Вони включають неправильні і кутові жовтуваті плями листя (від 1 до 5 мм в діаметрі), обмежені ребрами, які нарешті стають некротичними.

Листові опіки також присутні; плями на плодах; судинне в'янення і поява хлоротичних або некротичних уражень у вигляді "V".

Плями з'являються на краю листа і навколо центрального нерва. Може виникнути втрата листя в рослині. У плодах з'являються зелені плями, некротичні, також здатні розтріскувати їх. Можуть також бути присутніми і раки.

Список літератури

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Розсіювання біоплівки в Xanthomonas campestris контролюється за допомогою клітинної клітинної сигналізації і необхідний для повної вірулентності рослин. Праці Національної академії наук, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. і Civerolo, E.L. (1993). Ксантомонас. Springer Нідерланди. pp. 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. and Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Виробництво ксантану Xanthomonas campestris у серійних культурах. Процес біохімії, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Огляд виробництва ксантанової камеді з немодифікованих крохмалів Xanthomonas campestris Фермент і мікробіологічна технологія, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. і Globig, S. (2011). Фітопатологія в рослинах. Apple Academic Press. 334.