AGROBACTERIUM: KARAKTERISTIKE, MORFOLOGIJA I BOLESTI - BIOLOGIJA - 2026

Agrobacterium je rod gram-negativnih bakterija koji mogu uzrokovati bolest u biljkama prijenosom DNA. Prijenos DNK omogućuje modifikaciju biljke primatelja kako bi se omogućila ekspresija genetskih informacija bakterije. Zbog toga se bakterije ovog roda ponekad nazivaju "genetskim inženjerima prirode".

Rod Agrobacterium trenutno se smatra nevažećim, a vrste koje ga sadrže premještene su, u najvećem dijelu, u rod Rhizobium. Potonji rod prvotno je podignut kako bi sadržavao biljne endosimbiotske bakterije. Te bakterije pomažu u fiksiranju dušika povezanim biljkama, uglavnom mahunarkama.

Mehanizam prijenosa genetskih informacija o Agrobacteriumu. Preuzeto sa commons.wikimedia.org

karakteristike

Ne formiraju spore, oni su gramno negativni, aerobni. Proizvode kiselinsku reakciju u prisutnosti manitola. Ne stvaraju kiselinu ili plin u mediju glukoze i peptona.

Oni su sposobni izazvati samo-razmnožavanje tumora u biljkama. Taj kapacitet nastaje zbog genetskog prijenosa malog područja DNA provedenog u genima induktora tumora (Ti) ili korijenskog induktora (Ri).

Vrste Agrobacterium upadaju kroz rane, krošnju, korijenje i stabljike mnogih dvodomnih biljaka i nekih biljaka gymnosperm. Prijenos gena rezultira ekspresijom određenih svojstava bakterija u biljci prijemnici.

Morfologija

Bakterije ovog roda su male, kratkog šipkastog oblika (0,5-1,0 x 1,2-3,0 µm). Mobilni su zbog prisutnosti 1-4 flagela smještenih bočno. Ako imaju jedan flagellum, njihova fiksacija može biti bočna ili polarna.

Taksonomija i sistematika

Conn (1942) predložio je rod Agrobacterium da obuhvati dvije patogene vrste prethodno dodijeljene Phytomonas: A. tumefaciens i A. rhizogenes i nepatogene vrste, A. radiobacter.

Nakon toga, vrste Agrobacterium rubi, A. vitis i A. larrymoorei dodane su zbog svoje sposobnosti izazivanja biljnih bolesti.

Genetske studije različitih vrsta Agrobacterium pokazale su da sposobnost A. tumefaciens (proizvođač tumora) ili A. rhizogenes (proizvođač korijena) koja uzrokuje bolest može biti prenesena između sojeva Agrobacterium ili izgubljena. Kasnije se pokazalo da ta sposobnost stvaranja bolesti dolazi od prijenosa plazmida.

Vrste Agrobacterium i Rhizobium vrlo su slične jedna drugoj. Jedina sustavna razlika koja je zabilježena između ovih rodova je njihova patogena interakcija, u slučaju Agrobacterium, ili simbiotske (one iz roda Rhizobium) s biljkama.

To i činjenica da se sposobnost Agrobacterium-a da uzrokuje bolest može izgubiti ili prenijeti, naveli su mnoge autore da objedine oba roda u jedan (Rhizobium).

Bolesti koje uzrokuje

Vrste Agrobacterium mogu imati velik kapacitet za proizvodnju bolesti na biljkama. Oni proizvode dvije glavne vrste bolesti.

Agrobacterium tumefaciens (trenutno Rhizobium radiobacter) proizvodi tumore ili žuči na korijenu i deblu brojnih vrsta gymnosperm-a, jednokotiledonih i dvokotiledonih biljaka, uključujući najmanje 40 vrsta od komercijalnog interesa.

Agrobacterium rhizogenes (danas Rhizobium rhizogenes), s druge strane, izaziva neobičan rast korijena kod nekih dvotiledonskih biljaka (dlakava bolest korijena ili dlakava bolest korijena).

Žučna bolest u uvero. Preuzeto sa commons.wikimedia.org

Oblici zaraze

Širenje bolesti može se dogoditi i kroz tla s patogenim sojevima i širenjem kontaminiranog materijala. Da bi sojevi imali sposobnost stvaranja bolesti, moraju posjedovati određene plazmide. Ti plazmidi se nazivaju Ti plazmidi (induktori tumora) ili Ri plazmidi (induktori rasta korijena).

Tijekom procesa infekcije, segment Ti ili Ri plazmida, nazvan T-DNA (prijenosna DNA), prenosi se iz bakterija u biljku primatelja.

Bakterijska T-DNA prodire u jezgru biljnih stanica i integrira se s biljnom DNK. Kao rezultat, biljne stanice se genetski transformiraju, što omogućava ekspresiju genetskih informacija iz bakterije T-DNA. Ekspresija bakterijske DNK dovodi do rasta tumora ili abnormalnog ukorijenjenja.

Tumori ili žuči koje proizvodi A. tumefaciens u nekim slučajevima nemaju štetne učinke na biljke. U drugim slučajevima mogu uzrokovati smanjenje rasta, pa čak i smrt zaražene biljke.

Ova se bolest posljednjih godina proširila zahvaljujući razmjeni i komercijalizaciji biljaka s bolešću, ali bez vidljivih znakova nje.

Učinak dlakavih korijenskih bolesti na zaražene biljke je slabo razumljiv. Neki su autori pokazali da stvaranje sekundarnih korijena koje inducira A. rhizogenes može imati korisne učinke na zaražene biljke.

liječenje

Liječenje bolesti škrga treba biti preventivno. U slučaju infekcije, razvoj bolesti će ponekad napredovati bez obzira na prisutnost bakterija koje uzrokuju bolest.

Primjena antibakterijskih proizvoda od bakra i izbjeljivača može smanjiti populaciju A. tumefaciens na površini biljaka. Drugi mehanizam preventivnog liječenja je primjena nepatogenih sojeva bakterija koji se natječu s patogenim sojevima.

Kemikalije na bazi kreozota, otopine na bazi bakra i jaki oksidanti mogu se koristiti za kurativno liječenje bolesti žučnih žuči.

Budući da nema dokaza o štetnom utjecaju bolesti dlakavih korijena na zaražene biljke, nema određenog liječenja protiv nje.

Patogenost kod ljudi

Iako je poznato da je Agrobacterium prije svega patogen za biljke, s vremenom može utjecati i na ljude. Kod ljudi se smatra da zagađuje organizam ili ima mali kapacitet za proizvodnju bolesti.

Međutim, A. tumefaciens može biti odgovoran za nosokomijske infekcije u bolesnika s oslabljenim imunološkim sustavom. Među bolestima koje uzrokuje ova bakterija su infekcije povezane s centralnim venskim kateterima, peritonitis, infekcije krvi, upala endokarda, upala žučnog mjehura i infekcije mokraćnog sustava.

Agrobacterium može biti rezistentan na više antibiotika, uključujući kotrimoksazol i tetraciklin. Jedina dosad uspješna terapija je cefotaksim za liječenje upale žučnog mjehura.

Sposobnost Agrobakterija da prenosi gene na biljke i gljivice korištena je kao sredstvo u genetskom inženjeringu za genetička poboljšanja u biljkama.

Međutim, ova sposobnost transformiranja organizama domaćina nije ograničena na biljke. Mnogim drugim eukariotskim, pa čak i prokariotskim organizmima može se manipulirati u laboratorijskim uvjetima kako bi ih Agrobacterium genetski transformirao.

Mnoge vrste kvasca i gljivica transformirane su u laboratoriju pomoću Agrobacterium-a. Istraživači su također uspjeli transformirati alge, stanice sisavaca i gram-pozitivnu bakteriju Streptomyces lividans.

Reference

1. Agrobacterium. Na Wikipediji. Preuzeto 13. rujna 2018. s wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: od biologije do biotehnologije. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Slučaj septikemije uzrokovan Agrobacterium radiobacter-om. Časopis za infekciju.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobakterijske infekcije kod ljudi: iskustvo u jednoj bolnici i pregled. Kliničke zarazne bolesti.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odiseja Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Uvodnik: "Biobakterija Agrobacterium i njezina primjena na transgeničnu biljnu proizvodnju" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: prirodni genetski inženjer. Granice u biljnoj znanosti.