אגרובקטריום: מאפיינים, מורפולוגיה ומחלות - ביולוגיה - 2025

Agrobacterium הוא מין של חיידקים שליליים גראם המסוגלים לגרום למחלות בצמחים באמצעות העברת DNA. העברת DNA מאפשרת שינוי של צמח המקבל כדי לאפשר ביטוי של המידע הגנטי של החיידק. בגלל זה, לפעמים חיידקים מהסוג הזה נקראים "המהנדסים הגנטיים של הטבע".

הסוג Agrobacterium נחשב כיום לא חוקי והמינים שהכילו אותו הועברו, לרוב, לסוג Rhizobium. הסוג האחרון הוקם במקור והכיל חיידקים אנדוסימביוטיים מהצומח. חיידקים אלה מסייעים לקיבוע החנקן על ידי צמחים קשורים, בעיקר קטניות.

מנגנון העברת מידע גנטי של Agrobacterium. נלקח מתוך commons.wikimedia.org

מאפיינים

הם לא יוצרים נבגים, הם שליליים גראם, אירוביים. הם מייצרים תגובה חומצית בנוכחות מניטול. הם אינם מייצרים חומצה או גז במדיום גלוקוז-פפטון.

הם מסוגלים לגרום להפצה עצמית של גידולים בצמחים. יכולת זו נובעת מהעברה גנטית של אזור קטן של DNA הנישא בגנים המעוררים גידול (Ti) או שורש מעורר שורש (Ri).

מיני Agrobacterium פולשים דרך פצעים, הכתר, השורשים והגבעולים של דיקוטים רבים וכמה צמחי התעמלות. העברת גנים גורמת לביטוי בצמח המקבל תכונות מסוימות של החיידק.

מוֹרפוֹלוֹגִיָה

חיידקים של מין זה הם קטנים בצורת מוט (0.5-1.0 על 1.2-3.0 מיקרומטר). הם ניידים בגלל נוכחותן של 1-4 סניפים הממוקמים לרוחב. אם הם מציגים סמל יחיד, קיבועם יכול להיות רוחבי או קוטבי.

טקסונומיה ושיטתיות

הסוג Agrobacterium הוצע על ידי Conn (1942) לכלול שני מינים פתוגניים שהוקצו בעבר לפיטומונס: A. tumefaciens ו- A. rhizogenes ומין לא פתוגני, A. radiobacter.

בהמשך נוספו מינים Agrobacterium rubi, A. vitis ו- A. larrymoorei בשל יכולתם לגרום למחלות צמחים.

מחקרים גנטיים שביצעו מינים שונים של Agrobacterium הראו כי היכולת הגורמת למחלות של A. tumefaciens (יצרנית גידולים) או A. rhizogenes (מפיק שורשים) יכולה להיות מועברת בין זני Agrobacterium, או לאיבוד. בהמשך הוכח כי יכולת זו לייצר מחלות נובעת מהעברת פלסמידות.

המינים Agrobacterium ו- Rhizobium דומים מאוד זה לזה. ההבדל השיטתי היחיד שנרשם בין סוגים אלה הוא האינטראקציה הפתוגנית שלהם, במקרה של Agrobacterium, או סימביוטי (אלה של הסוג Rhizobium) עם צמחים.

זה והעובדה שיכולתו של Agrobacterium לייצר מחלות יכולה לאבד או להעביר, הביאו סופרים רבים לאחד את שתי הסוגות לאחת (Rhizobium).

מחלות שהוא גורם

למינים של Agrobacterium יכולת יכולת גבוהה לייצר מחלות על צמחים. הם מייצרים שני סוגים עיקריים של מחלות.

Agrobacterium tumefaciens (כיום Rhizobium radiobacter) מייצר גידולים או גלעינים על שורשים וגזע של כמה מינים של צמחי התעמלות, חד-קרביים ודיקוטילוניים, כולל לפחות 40 מינים בעלי עניין מסחרי.

לעומת זאת, Agrobacterium Rhizogenes (כיום Rhizobium Rhizogenes) גורם לגידול שורשים חריג בכמה צמחים דיקוטילוניים (מחלת שורש שעירה או מחלת שורשים שעירה).

מחלת מרה ברחם. נלקח מתוך commons.wikimedia.org

צורות של הדבקה

התפשטות המחלות יכולה להתרחש הן דרך קרקעות עם זנים פתוגניים והן דרך התפשטות של חומר מזוהם. כדי שהזנים יהיו בעלי יכולת לייצר מחלות, עליהם להחזיק פלסמידות מסוימות. פלסמידות אלה נקראות פלסמידות Ti (מעצבי גידול) או פלסמידות Ri (ממריצים של צמיחת שורשים).

במהלך תהליך ההדבקה מועבר קטע של פלסמיד ה- Ti או Ri, המכונה T-DNA (העברת DNA) מהחיידק לצמח המקבל.

ה- T-DNA החיידקי חודר לגרעין תאי הצמח ומשתלב עם ה- DNA של הצמח. כתוצאה מכך, תאים מהצומח הופכים גנטית, המאפשרת ביטוי של מידע גנטי מ- T-DNA של החיידק. ביטוי של DNA חיידקי מוביל לצמיחת גידולים או להשרשה לא תקינה.

לגידולים או לגלילים המיוצרים על ידי A. tumefaciens במקרים מסוימים אין השפעות מזיקות על צמחים. במקרים אחרים הם יכולים לגרום להפחתת גדילה ואף למוות של הצמח הנגוע.

מחלה זו התפשטה בשנים האחרונות בגלל חילופי מסחר של צמחים עם המחלה אך ללא סימנים גלויים לכך.

ההשפעה של מחלת שורשים שעירה על הצמח הנגוע אינה מובנת היטב. כמה מחברים הראו כי להיווצרות שורשים משניים הנגרמים על ידי A. rhizogenes יכולה להיות השפעה מועילה על הצמח הנגוע.

יַחַס

הטיפול במחלת הזימים צריך להיות מונע. במקרה של זיהום, התפתחות המחלה תתקדם לעיתים ללא קשר לנוכחות החיידקים הגורמים למחלה.

יישום של מוצרים אנטיבקטריאליים המיוצרים מנחושת ואקונומיקה יכול להפחית אוכלוסיות A. tumefaciens על פני צמחים. מנגנון טיפול מונע נוסף הוא יישום זנים לא פתוגניים של החיידקים המתחרים בזנים הפתוגניים.

ניתן להשתמש בכימיקלים מבוססי קראוזוט, בתמיסות על בסיס נחושת, ובחומצנים חמצון חזקים לטיפול מרפא במחלת גביע הכתר.

מכיוון שאין עדות להשפעות המזיקות של מחלת שורשים שעירה על הצמח הנגוע, אין כל טיפול ספציפי נגדו.

פתוגניות אצל בני אדם

למרות ש- Agrobacterium ידועה בעיקר כפתוגנית לצמחים, היא יכולה בסופו של דבר להשפיע על בני אדם. אצל בני אדם זה נחשב לאורגניזם מזהם או עם יכולת נמוכה לייצר מחלות.

עם זאת, A. tumefaciens עשוי להיות אחראי לדלקות נוזוקומיאליות בחולים עם מערכת חיסון מוחלשת. בין המחלות הנגרמות על ידי חיידק זה ניתן למנות זיהומים הקשורים בצנתרים ורידים מרכזיים, דלקת בצפק, דלקות בדם, דלקת באנדוקארדיום, דלקת בכיס המרה ודלקות בדרכי השתן.

Agrobacterium יכול להיות עמיד בפני אנטיביוטיקה מרובה כולל קוטרימוקסאזול וטטרציקלין. הטיפול המוצלח היחיד עד כה הוא cefotaxime לטיפול בדלקת בכיס המרה.

היכולת של Agrobacterium להעביר גנים לצמחים ופטריות שימשה ככלי בהנדסה גנטית לייצור שיפורים גנטיים בצמחים.

עם זאת, יכולת זו לשנות אורגניזמים מארחים אינה מוגבלת לצמחים. ניתן לתפעל הרבה אורגניזמים אוקריוטיים ואפילו פרוקריוטיים בתנאי מעבדה כדי להפוך גנטית על ידי Agrobacterium.

מינים רבים של שמרים ופטריות נהפכו במעבדה באמצעות Agrobacterium. החוקרים הצליחו גם להפוך אצות, תאי יונקים, ואת החיידק Gram-חיובי Streptomyces lividans.

הפניות

1. אגרובקטריום. בויקיפדיה. הוחזר ב- 13 בספטמבר 2018 מ- wikipedia.org.
2. ט. צפירה, ו. סיטובסקי, אדס (2008). אגרובקטריום: מביולוגיה לביוטכנולוגיה. שפרינגר, ניו יורק. 1-735.
3. ר 'קיין (1988). מקרה של ספטימיה הנגרמת על ידי רוגבקטר Agrobacterium. כתב העת לזיהום.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). דלקות אגרובקטריום בבני אדם: התנסו בבית חולים אחד ובחנו. מחלות זיהומיות קליניות.
5. A. Ziemienowicz (2001). אודיסיאה של T-DNA של Agrobacterium. אקטה ביוכימיקה פולוניקה.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). עריכה: "ביולוגיה Agrobacterium ויישומה לייצור צמחים מהונדסים" גבולות במדע הצמח.
7. וו. נסטר (2015). Agrobacterium: המהנדס הגנטי של הטבע. גבולות במדע הצמח.