קמפסטריס XANTHOMONAS: תיאור, טיפוח ופתולוגיות - ביולוגיה - 2025

Xanthomonas campestris הוא מין של proteobacteria (סוג: גמא Proteobacteria, סדר: Xantomonadales, משפחה: Xanthomonadaceae) פיטופתוגני המשפיע על גידולים חשובים.

X. campestris מציג שלב אפיפטיבי על הצמח בו הוא אינו פוגע בו. שלב זה הוא לפני ההדבקה, הוא נוצר כאשר החיידקים מתפשטים בגלל וריאציות סביבתיות חיוביות. זיהום על ידי מין זה גורם למגוון תסמינים בצמח הנגוע שיכולים להתנוון בסופו של דבר למוות.

איור 1. איור 1. תסמינים הנגרמים כתוצאה מזיהום ב- X. campestris. מקור: הסופרת נינג'טושושל, ויקימדיה.

X. campestris ידוע גם בייצור מסטיק ביו-פולימר קסנטן או קסנטן, פוליסכריד המפריש למדיום (אקסופוליסכריד) ומגביר את הצמיגות של תמיסות מימיות.

קסנטן האקסופוליסכרידי היה תוצר הלוואי החשוב המסחרי הראשון שנוצר בתהליכי התסיסה של עמילן תירס. הוא מיוצר כיום בכמויות גדולות ויש לו יישומים רבים בשל מאפייניו כמעבה ומחליב. Xanthan משמש בין היתר בתעשיית המזון, התרופות, הקוסמטיקה, החקלאות והשמן.

תיאור

קסטנסטריס של Xanthomonas הוא גריל שלילי גרגר, חובה אירובי, פקולטטיבי. הוא נייד, ברוחב של 0.2 ל 0.6 מיקרומטר, ואורכו בין 0.8 ל -2.9 מיקרומטר. זה יכול להופיע כאינדיבידואל בודד או יוצר חוטים, מוקף קסנטן, האקסופוליסכריד שהם מייצרים.

קסנטן מעדיף את היווצרותם של ביולוגי X. campestris וגם מפעיל פעולת הגנה על הקהילות שהוקמו במבנה זה, כאשר מתרחשים שינויים פתאומיים בטמפרטורה, pH, קרינה אולטרה סגולה, וריאציות אוסמוטיות ניכרות ו / או ירידה בלחות.

אינטראקציה עם הצמח

למין זה מספר מנגנונים להתחמק מתגובות ההגנה של הצמחים שהוא מדביק. המחסום הראשון של הצמח כנגד זיהום חיידקי הוא דופן התא וחומרים פני השטח עם פעילות אנטי מיקרוביאלית.

X. campestris יכול להדביק את הצמח דרך העגבניות העלוותיות שלו (נקבוביות בהן מתרחש חילוף הגז עם הסביבה), במים ההידודים שלו (סוג של סטומה בה עודף מים מופקע), או דרך פצעים קיימים.

צמחים בדרך כלל סוגרים את העגבניות שלהם כשהם מותקפים על ידי מיקרואורגניזמים. עם זאת, X. campestris מייצר גורם נגיף שמונע את סגירת העגבניות, ובכך מעדיף כניסה של יותר חיידקים לצמח מהסביבה החיצונית.

כאשר החיידק נמצא בצמח הם מונעים הובלת מים, על ידי חסימת רקמות כלי הדם. התוצאה היא נמק העלים ונבלתם של החלקים הנגועים.

בנוסף, X. campestris מייצר תרכובת הנקראת ניטרל מחזורי ניטרלי β- (1,2) שמונע ביטוי של גנים הגנתיים בצמח. ניתן לקשור תרכובות אלה לחלל ההפרפלזמי של החיידק או להפריש לסביבה החוץ תאי, ובכך להעדיף את הניידות של החיידקים, את ארסיותה ואת היווצרותם של ביו-פילמים.

קסנטן

הקסנטן המיוצר על ידי קסנטומונאס פועל כגורם נגיף, מדכא את התגובה החיסונית של הצמח הנגוע ומגביר את יכולת הזיהום של החיידקים.

Xanthan הוא פוליסכריד המורכב מיחידות של 5 סוכרים שחוזרים על עצמם (2 גלוקוזות, 2 מנווזות וחומצה גלוקורונית 1) ומממיסים.

הסינתזה של קסנטן תלויה באופרטון שנקרא מסטיק אשכול (מערכת גנים המרכיבים יחידה פונקציונלית), שיש בה 12 גנים שנמצאים בשליטת אזור מקדם יחיד.

בידוד של

X. campestris pv. ניתן לבודד קמפסטריס מרקמת העלים שיש להם כתמים בצורת V או מרקמות כלי הדם הפגועים, או מצוואר הצמח, כלומר מאזורים פצועים של הצמח.

כדי להשיג זנים של X. campestris, האזור הפגוע נבחר כדגימה (כתמי עלים או פרי או קנקנים). אם לא נצפתה פגיעה בצמח, הרקמה הרגישה ביותר להיפגע נלקחת כדגימה, והם מנותחים על ידי מדיה תרבית ועל ידי טכניקת תגובת שרשרת הפולימראז (PCR).

מדיה תרבותית

בין אמצעי המדיה התרבותיים המשמשים:

חלב בין

לבידוד ראשוני של מיקרואורגניזמים מדגימות מרקמות צמחיות, ניתן ליישם מדיום חלב טווין (MT):

10 מ"ל של חלב רזה, 0.25 גרם של CaCl ₂ , 10 גרם של פרוטאז פפטון מס '3, 15 גרם של אגר בקטו, 0.5 גרם של טירוזין, 10 מ"ל של Tween 80, 80 מ"ג של ספלקסין (ב 2 מ"ל של NaOH ב 4%), 200 גר 'ציקלוהקסימיד (ב- 2 מ"ל של 75% מתנול), 100 מ"ג וונקומיצין (במיליון מ"ל מים מזוקקים).

יש לעקר את הפתרונות של חלב רזה, cephalexin, cycloheximide ו- vancomycin על ידי סינון ולהוסיף למדיום בטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס.

קינגס ב

לאחר שאפשרו למושבות החיידק לגדול ב- MT, ניתן להעביר את אלה הדומות ביותר ל- X. campestris (מושבות פיגמנטציה צהובות בגודל 72 ו -120 שעות) למדיום B של קינג:

20 גרם של פרוטאז פפטון מס '3, 20 גרם אגר אגר, 1.5 גרם K ₂ HPO _4, 1.5 גרם MgSO ₄ x / H ₂ O, 10 מ"ל גליצרול, 700 מים מזוקקים.

יש לחמם את המדיום לטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס תוך כדי בחישה, להכין עד 1 ליטר עם מים מזוקקים ולהומוגני, ולהתאים את רמת החומציות ל- 7.2. יש לעקר בחום של 121 מעלות למשך 15 דקות.

מדיום התרבות העשיר PYM או YMM שימש גם בתרבות של X. campestris.

איור 2. תרבות של קסנטומונאס במדיום מוצק. מקור: Jarober3, באמצעות Wikimedia Commons

PYM

להכנת ה- PYM, לכל 1000 מ"ל מנפח כולל, הוסף: 10 גרם גלוקוזה, 5 גרם תמצית פפטון, 3 גרם תמצית מאלט ו- 3 גרם שמרים.

אם רוצים לגדול במדיום מוצק בכלי פטרי, אז יש להוסיף לתערובת 15 גרם אגר.

יממ

כדי להכין את המדיום YMM, אתה זקוק לכל 1000 מ"ל מהנפח הכולל: 10 גרם גלוקוזה, 1 מ"ל של תמיסת MgSO ₄ : 7H ₂ O (10 גרם / ל '), 1 מ"ל של תמיסת CaCl ₂ (22 גרם / ל') ), 1 מיליליטר של תמיסת K ₂ HPO ₄ (22 גר '/ ל'), 1 מיליליטר של תמיסת FeCl ₃ ב -0.1 M HCl (2 גר '/ ל'), חומצות קאסמינו 0.3% מ"פ (חומצות אמינו מ הידרוליזה של קזאין) ו- 11% v / v של תמיסת נתרן גלוטמט.

תנאי דגירה

תנאי הדגירה של זני החיידקים של X. campestris צריכים להיות 27 או 28 מעלות צלזיוס, ובמקרה של מדיה תרבותית נוזלית יש לשמור על ערבוב מתמשך על 200 סיבובים לדקה (סל"ד).

ייצור קסנטן

אם רצוי לייצר קסנטן בתהליך תסיסה, יש לספק כמקור פחמן גלוקוזה, סוכרוז או תירס (בין 20 ל -40 גר 'לליטר), בין חומרים מזינים אחרים המספקים חנקן.

איתור פעילות מטבולית

כדי לאתר את נוכחותם של מחנות X. קיימא ברקמת צמחים, ישנם חוקרים המומלצים על מדידת פעילות מטבולית, ולא על גידול מיקרוביאלי בתרבות המעבדה.

מדידת הפעילות המטבולית בוצעה באמצעות מחוון כדאיות דרך מערכת הובלת האלקטרונים. תרכובת זו נקראת טטראזוליום ומלחייה מקבלים אלקטרונים מימן, ויוצרים פורמאזן, חומר שאינו מסיס במים. לפיכך, המראה באמצע פורמזן מהווה אינדיקטור לפעילות המטבולית התאית.

אחת המדיות התרבות X. campestris לביצוע בדיקת כדאיות זו מכילה טטרזוליום כלוריד (TTC), טריפניל טטראזוליום כלוריד ותוספים אחרים כמו נתרן כלורי וסוכרים. זהו מדיום עם החומרים הבאים בנפח כולל של 500 מ"ל: 5 גרם פפטין, 0.5 גרם קזאין הידרוליזה, 2.5 גרם גלוקוזה ו 8.5 גרם אגר.

פתופיזיולוגיה

החיידק X. campestris הוא גורם סיבתי למחלות רבות המשפיעות על עלי צמחי נוי (כמו Anthurium andreanum) ושעועית נפוצה (Phaseolus vulgaris L.). הם משפיעים גם על פרי פרי האבן, כמו שקד, נקטרינה, דובדבן, אפרסק, משמש, שזיף, בין היתר.

X. campestris ידוע כמשפיע על משפחת Brassicaceae או המצליבים, והוא בין 10 המינים הפיטופתוגניים המסוכנים ביותר לפעילות חקלאית, במיוחד באזורים הטרופיים.

לדוגמא, X. campestris גורם למחלת ריקבון שחור בכרובית (Brassica oleracea), ברוקולי (B. napus), כרוב סיני (B. pekinensis), לפת (B. rapa), חרדל (B) ניגרה), צנון (Rhaphanus sativus) וכרוב (B. fruticulosa).

תרשים 3. עלה מושפע מ- X. campestris. מקור: דייוויד ב 'לנגסטון, באמצעות ויקימדיה Commons

התסמינים המיוצרים על ידי X. campestris מופיעים בתחילה עלים ואז עשויים להופיע על פירות וענפים. הם כוללים כתמי עלים צהבהבים לא סדירים וזוויתיים (קוטר של 1 עד 5 מ"מ) המוגבלים על ידי הורידים שבסופו של דבר הונקו.

כוויות עלים מתרחשות גם כן; כתמים על הפירות; נבול כלי הדם והמראה של נגעים כלורוטיים או נמקיים בצורת "V".

הכתמים מופיעים בשולי העלה וסובבים את מרכזו. אובדן עלים עשוי להתרחש על הצמח. כתמים ירוקים מופיעים על הפירות ההופכים נמקיים, ועשויים גם לפצח אותם. גם סרטן יכול להופיע.

הפניות

1. Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). פיזור ביו-פילם במחנות Xanthomonas camperis נשלט על ידי איתות תאים ונדרש לצורך נגיף מלא לצמחים. הליכי האקדמיה הלאומית למדעים, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
2. הייוורד, AC, Swings, JG ו- Civerolo, EL (1993). קסנטומונאס. שפרינגר הולנד. עמ '407.
3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. ו- Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). ייצור קסנטן על ידי קמפסטריס Xanthomonas בתרבויות אצווה. ביוכימיה בתהליך, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S., and England, R. (2006). סקירה של ייצור מסטיקים של קסנטאן מעמילנים ללא שינוי על ידי אנזים Xanthomonas campestris and Technology Microbial, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. סטיוארט, פ 'וגלוביג, ש' (2011). פיטופתולוגיה בצמחים. עיתונות אקדמית של אפל. עמ '334.