- Opis
- Interakcija s biljkom
- ksantan
- Izolacija
- Kulturni mediji
- Mliječna žilica
- Kraljeva B
- Pym
- Ymm
- Uvjeti inkubacije
- Proizvodnja Xantana
- Otkrivanje metaboličke aktivnosti
- Patofiziologija
- Reference
Xanthomonas campestris je vrsta proteobakterija (klasa: Gamma Proteobacteria, red: Xantomonadales, obitelj: Xanthomonadaceae) fitopatogena koja utječe na važne usjeve.
X. campestris predstavlja epifitnu fazu na biljci u kojoj joj ne nanosi štetu. Ova faza je prije infekcije, nastaje kada se bakterije razmnožavaju zbog povoljnih promjena u okolini. Infekcija ovom vrstom uzrokuje niz simptoma u zaraženoj biljci koji mogu na kraju preći u smrt.
Slika 1. Simptomi uzrokovani infekcijom X. campestris. Izvor: autor Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.
X. campestris je također poznat po proizvodnji biopolimerne ksantanske gume ili ksantana, polisaharida koji se izlučuje u medij (egzopolisaharid) i povećava viskoznost vodenih otopina.
Egzopolisaharid ksantan bio je prvi komercijalno važan nusprodukt nastao fermentacijskim postupkom kukuruznog škroba. Trenutno se proizvodi u velikim količinama i ima mnogo primjena zbog svojstava zgušnjivača i emulgatora. Xanthan se koristi između ostalih, u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj, poljoprivrednoj i naftnoj industriji.
Opis
Xanthomonas campestris je gram-negativan, obligati aerobni, fakultativni saprofitni bacil. Mobilna je, široka između 0,2 i 0,6 µm i dugačka između 0,8 i 2,9 µm. Može se pojaviti kao osamljeni pojedinac ili formira filamente, okružen ksantanom, egzopolisaharidom koji proizvode.
Xanthan pogoduje stvaranju biofilma X. campestris, a također djeluje zaštitno na zajednice uspostavljene u ovoj strukturi, kada se pojave nagle promjene temperature, pH, ultraljubičastog zračenja, izrazite osmotske promjene i / ili smanjenje vlage.
Interakcija s biljkom
Ova vrsta ima nekoliko mehanizama za izbjegavanje obrambenih reakcija biljaka koje zarazi. Prva barijera biljke protiv bakterijske infekcije je stanična stijenka i površinske tvari s antimikrobnim djelovanjem.
X. campestris može zaraziti biljku preko folijarnih stomaka (pora u kojima dolazi do izmjene plina s okolinom), njenih hidatoda (vrsta stoma kroz koje istječe višak vode) ili kroz postojeće rane.
Biljke obično zatvaraju svoje stomake kada ih napadaju mikroorganizmi. Međutim, X. campestris proizvodi faktor virulencije koji sprječava zatvaranje stomata, pogodujući tako ulasku više bakterija u biljku iz vanjskog okruženja.
Kada se bakterije nalaze unutar biljke, sprečavaju transport vode, ometajući vaskularna tkiva. Rezultat je nekroza lišća i nestajanje zaraženih dijelova.
Pored toga, X. campestris proizvodi spoj nazvan neutralni ciklični β- (1,2) glukan koji sprečava ekspresiju obrambenih gena u biljci. Ti spojevi mogu biti povezani s periplazmatskim prostorom bakterija ili se mogu izlučiti u izvanćelijsko okruženje, pogodujući mobilnosti bakterije, njenoj virulenciji i stvaranju biofilma.
ksantan
Ksantan koji proizvodi Xanthomonas djeluje kao faktor virulencije, suzbijajući imunološki odgovor zaražene biljke i povećavajući sposobnost infekcije bakterija.
Xanthan je polisaharid sastavljen od jedinica od 5 šećera koje se ponavljaju (2 glukoze, 2 manoze i 1 glukuronska kiselina) i polimeriziraju.
Sinteza ksantana ovisi o operonu koji se naziva klaster guma (skup gena koji čine funkcionalnu jedinicu) koji ima 12 gena koji su pod nadzorom jedne promotorske regije.
Izolacija
X. campestris pv. campestris se može izolirati iz lisnog tkiva koje ima mjesta „V“ ili od oštećenog vaskularnog tkiva, ili vrata biljke, to jest, iz ozlijeđenih područja biljke.
Da bi se dobili sojevi X. campestris, ozlijeđeno područje se odabire kao uzorak (listovi ili voćne mrlje ili stabljike). Ako se u biljci ne primijete ozljede, tkivo najosjetljivije oštećenju uzima se kao uzorak i analiziraju ih kulturom i tehnikom polimerazne lančane reakcije (PCR).
Kulturni mediji
Među kulturama koje se koriste su sljedeća:
Mliječna žilica
Za početnu izolaciju mikroorganizama iz uzoraka biljnog tkiva može se primijeniti medij Milk Tween (MT):
10 ml obranog mlijeka, 0,25 g CaClz 2, 10 g pepton proteaze No. 3, 15 g Bacto agar 0,5 g tirozina, 10 ml Tween 80, 80 mg cefaleksin (u 2 ml NaOH 4%), 200 g cikloheksimida (u 2 ml 75% metanola), 100 mg vankomicina (u 1 ml destilirane vode).
Otopine obranog mlijeka, cefaleksina, cikloheksimida i vankomicina moraju se filtrirati i sterilizirati u mediju pri 50 ° C.
Kraljeva B
Nakon što se kolonijama bakterija uspijeva razviti u MT-u, one najsličnije X. campestrisu (žute pigmentacijske kolonije u kulturi od 72 i 120 sati) mogu se prenijeti u Kingov B medij:
20 g pepton proteaze br.3, 20 g agar agar, 1,5 g K 2 HPO 4, 1.5 g MgSO 4 x / H 2 O, 10 ml glicerola, 700 destilirane vode.
Medij treba zagrijavati na 80 ° C uz miješanje, dopuniti 1 L destiliranom vodom i homogenizirati, a pH treba prilagoditi na 7,2. Sterilizirajte na 121 ° C 15 minuta.
Bogat medij kulture PYM ili YMM također se koristio u kulturi X. campestris.
Slika 2. Kultura Xanthomonasa u čvrstom mediju. Izvor: Jarober3, putem Wikimedia Commons
Pym
Da biste pripremili PYM, na svakih 1000 ml ukupnog volumena morate dodati: 10 g glukoze, 5 g ekstrakta peptona, 3 g ekstrakta slada i 3 g kvasca.
Ako želite rasti u čvrstom mediju u Petrijevim posudama, tada smjesi treba dodati i 15 g agara.
Ymm
Pripremiti medija YMM, što je potrebno za svakih 1000 ml ukupnog volumena: 10 g glukoze, 1 ml MgSC 4: 7H 2 O otopina (10 g / L), 1 ml CaClz 2 otopinu (22 g / L), 1 ml K 2 HPO 4 otopinu (22 g / L), 1 ml FeCl 3 otopine u 0,1 m HCl (2 g / L), 0,3% m / v Casamino acids (aminokiseline iz hidroliza kazeina) i 11% v / v otopine natrijevog glutamata.
Uvjeti inkubacije
Uvjeti inkubacije bakterijskih sojeva X. campestris trebali bi biti 27 ili 28 ° C, a u slučaju tekućih medija kulture treba stalno miješati sa 200 okretaja u minuti (o / min).
Proizvodnja Xantana
Ako je poželjna proizvodnja ksantana u fermentacijskom procesu, glukoza, saharoza ili kukuruzni sirup (između 20 i 40 g / L), između ostalih hranjivih sastojaka koji osiguravaju dušik, moraju se osigurati kao izvor ugljika.
Otkrivanje metaboličke aktivnosti
Kako bi otkrili prisutnost održivog X. campestris u biljnom tkivu, neki istraživači preporučuju mjerenje metaboličke aktivnosti, a ne rast mikroba u laboratorijskoj kulturi.
Mjerenje metaboličke aktivnosti provodi se pomoću pokazatelja održivosti kroz sustav transporta elektrona. Taj se spoj naziva tetrazolij i njegove soli prihvaćaju elektrone iz vodika, stvarajući formazan, tvar netopljivu u vodi. Dakle, pojava usred formazana pokazatelj je stanične metaboličke aktivnosti.
Jedan od medija za kulturu X. campestris za provođenje ovog testa održivosti sadrži tetrazolijev klorid (TTC), trifenil tetrazolijev klorid i druge dodatke poput natrijevog klorida i šećera. To je medij sa sljedećim tvarima u ukupnom volumenu od 500 ml: 5 g peptona, 0,5 g hidroliziranog kazeina, 2,5 g glukoze i 8,5 g agara.
Patofiziologija
Bakterija X. campestris uzročnik je brojnih bolesti koje utječu na lišće ukrasnih biljaka (poput Anthurium andreanum) i običnog graha (Phaseolus vulgaris L.). Utječu i na plodove kamenog voća, poput badema, nektarine, trešnje, breskve, marelice, šljive, između ostalog.
Za X. campestris se zna dogoditi da utječe na obitelj Brassicaceae ili križnice, a ubraja se među 10 fitopatogenih vrsta najopasnije za poljoprivrednu djelatnost, posebno u tropima.
Na primjer, X. campestris uzrokuje bolest crne truleži u karfiolu (Brassica oleracea), brokoliju (B. napus), kineskom kupusu (B. pekinensis), repa (B. rapa), senfu (B nigra), rotkvica (Rhaphanus sativus) i kupus (B. fruticulosa).
Slika 3. Listovi zahvaćeni X. campestris. Izvor: David B. Langston, putem Wikimedia Commonsa
Simptomi koje proizvodi X. campestris pojavljuju se u početku na lišću, a zatim se mogu pojaviti na plodovima i granama. Uključuju nepravilne i kutne žućkaste lisne mrlje (promjera 1 do 5 mm) ograničene venama koje se na kraju nekrotiziraju.
Također se javljaju folijarne opekline; mrlje na plodovima; vaskularna vena i pojava klorotičnih ili nekrotičnih lezija u obliku "V".
Točke se pojavljuju na rubovima listova i oko njegovog srednjeg dijela. Na biljci se može pojaviti gubitak lišća. Na plodovima se pojavljuju zelene mrlje koje postaju nekrotične i mogu ih puknuti. Mogu se pojaviti i cankeri.
Reference
- Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Raspršivanje biofilma u Xanthomonas campestris kontrolira se stanično-staničnom signalizacijom i potrebno je za biljke s punom virulencijom. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
- Hayward, AC, Swings, JG i Civerolo, EL (1993). Xanthomonas. Springer Nizozemska. pp. 407.
- Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. i Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Proizvodnja Xantana Xanthomonas campestris u šaržnim kulturama. Procesna biokemija, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
- Rosalam, S., & England, R. (2006). Pregled proizvodnje ksantanske gume iz nemodificiranog škroba Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
- Stewart, P. i Globig, S. (2011). Fitopatologija u biljkama. Apple Academic Press. pp 334.