Xanthomonas campestris mô tả, môi trường nuôi cấy và sinh lý bệnh



Xanthomonas campestris là một loài vi khuẩn proteobacteria (lớp: Gamma Proteobacteria, thứ tự: Xanthomonadales, họ: Xanthomonadaceae) phytopathogen ảnh hưởng đến cây trồng quan trọng.

X. campestris Nó trình bày một giai đoạn biểu sinh trên cây mà nó không gây hại cho nó. Giai đoạn này là trước khi bị nhiễm trùng, nó được tạo ra bởi sự tăng sinh của vi khuẩn do các biến đổi môi trường thuận lợi. Sự lây nhiễm của loài này oCasiona một loạt các triệu chứng ở cây bị nhiễm bệnh cuối cùng có thể bị thoái hóa trong cái chết của anh ta.

X. campestris Nó cũng nổi tiếng với việc sản xuất biopolymer kẹo cao su xanthan hoặc xanthan, một polysacarit bài tiết môi trường (exopolysacarit) và làm tăng độ nhớt của dung dịch nước.

Xanthan exopolysacarit là sản phẩm sinh học đầu tiên có tầm quan trọng thương mại được tạo ra bởi các quá trình lên men của tinh bột ngô. Hiện nay nó được sản xuất với số lượng lớn và có nhiều ứng dụng do đặc tính của nó là chất làm đặc và chất nhũ hóa. Xanthan được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp, dầu mỏ, trong số những người khác.

Chỉ số

  • 1 Mô tả
    • 1.1 Tương tác với nhà máy
    • 1.2 Xantano
  • 2 Phân lập X. campestris từ mô thực vật
  • 3 Phương tiện văn hóa
    • 3.1 Sữa Tween (MT)
    • 3.2 Vua B
    • 3,3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Điều kiện ủ
    • 3.6 Sản xuất xanthan
    • 3.7 Phát hiện hoạt động trao đổi chất
  • 4 sinh lý bệnh
  • 5 tài liệu tham khảo

Mô tả

Xanthomonas campestris Nó là một trực khuẩn gram âm, bắt buộc aerobic và saprophyte bắt buộc. Nó là thiết bị di động, rộng từ 0,2 đến 0,6 μm và dài từ 0,8 đến 2,9 μm. Nó có thể xuất hiện dưới dạng một cá thể đơn độc hoặc hình thành các sợi, được bao quanh bởi xanthan, exopolysacarit mà chúng tạo ra.

Xanthan ủng hộ sự hình thành các màng sinh học của X. campestris và cũng tạo ra một hành động bảo vệ của các cộng đồng được thiết lập trong cấu trúc này, khi đột ngột thay đổi nhiệt độ, pH, bức xạ cực tím, sự thay đổi thẩm thấu rõ rệt và / hoặc giảm độ ẩm xảy ra..

Tương tác với nhà máy

Loài này có một số cơ chế để trốn tránh các phản ứng phòng thủ của cây mà nó nhiễm. Rào cản đầu tiên của cây đối với nhiễm vi khuẩn là thành tế bào và các chất bề mặt có hoạt tính kháng khuẩn.

X. campestris có thể lây nhiễm cho cây thông qua lỗ khí của nó (lỗ chân lông nơi trao đổi khí với môi trường), hydrat của nó (một loại stoma qua đó nước thừa) hoặc vết thương hiện diện.

Nói chung thực vật đóng khí khổng khi bị vi sinh vật tấn công. Tuy nhiên,, X. campestris tạo ra một yếu tố độc lực ngăn chặn sự đóng cửa của khí khổng, do đó thuận lợi cho sự xâm nhập của nhiều vi khuẩn từ môi trường bên ngoài.

Khi vi khuẩn được tìm thấy bên trong cây, chúng ngăn cản sự vận chuyển nước, làm tắc nghẽn các mô mạch máu. Kết quả là sự hoại tử của lá và sự héo của các bộ phận bị nhiễm bệnh.

Ngoài ra,, X. campestris tạo ra một hợp chất gọi là glucan tuần hoàn trung tính β- (1,2) ngăn chặn sự biểu hiện của các gen bảo vệ trong cây. Các hợp chất này có thể được liên kết với không gian periplasmic của vi khuẩn hoặc có thể được bài tiết ra môi trường ngoại bào, thuận lợi cho sự di động của vi khuẩn, độc lực của nó và hình thành các màng sinh học.. 

Xantano

Xanthan được sản xuất bởi Xanthomonas Nó hoạt động như một yếu tố độc lực, ngăn chặn phản ứng miễn dịch của cây bị nhiễm bệnh và làm tăng khả năng lây nhiễm của vi khuẩn.

Xanthan là một polysacarit bao gồm đơn vị 5 loại đường được lặp lại (2 glucose, 2 mannose và 1 axit glucuronic) và trùng hợp.

Sự tổng hợp của xanthan phụ thuộc vào một operon được gọi là kẹo cao su (một bộ gen tạo thành một đơn vị chức năng), trình bày 12 gen nằm dưới sự kiểm soát của một vùng quảng bá.

Cô lập X. campestris từ mô thực vật

X. campestris pv. cắm trại nó có thể được phân lập từ mô lá biểu hiện các đốm ở dạng "V" hoặc mô mạch máu bị tổn thương, hoặc cổ của cây, nghĩa là các khu vực bị thương của cây.

Để có được chủng X. campestris, nó được chọn vì nó cho thấy vùng bị thương (đốm lá hoặc quả hoặc canker). Nếu tổn thương không được quan sát trong cây, mô dễ bị tổn thương nhất được lấy làm mẫu và được phân tích bằng môi trường nuôi cấy và bằng kỹ thuật phản ứng chuỗi polymerase (PCR)..

Văn hóa truyền thông

Trong số các phương tiện văn hóa được sử dụng là:

Sữa Tween (MT)

Để phân lập ban đầu vi sinh vật từ các mẫu mô thực vật, môi trường có thể được áp dụng Sữa Tween (MT):

10 ml sữa tách kem, 0,25 g CaCl2, 10g peptone protease số 3, 15 g agar Bacto, 0,5 g tyrosine, 10 ml Tween 80, 80 mg cephalexin (trong 2 ml NaOH 4%), 200 g cycloheximide (trong 2 ml metanol tại 75%), 100 mg vancomycin (trong 1 ml nước cất).

Các dung dịch sữa tách béo, cephalexin, cycloheximide và vancomycin nên được khử trùng bằng cách lọc và thêm vào môi trường ở 50 ° C.

Vua B

Sau khi cho phép các khuẩn lạc vi khuẩn phát triển trong TM, những khuẩn lạc tương tự nhất có thể được truyền sang X. campestris (khuẩn lạc của sắc tố màu vàng ở 72 và 120 giờ nuôi cấy) trong môi trường Vua B:

20 g peptone protease số 3, 20 g agar agar, K2HPO4 1,5 g, MgSO4x / H2O 1,5g, 10ml glycerol, 700 nước cất.

Môi trường nên được làm nóng đến 80 ° C bằng cách lắc, đo bằng nước cất đến 1 L và đồng nhất hóa, và độ pH phải được điều chỉnh thành 7,2. Tiệt trùng ở 121 ° C trong 15 phút.

Môi trường văn hóa phong phú cũng đã được sử dụng PYM hoặc YMM trong việc trồng trọt X. campestris.

PYM

Để chuẩn bị PYM, cho mỗi 1000 ml tổng thể tích, bạn phải thêm: 10 gram glucose, 5 gram chiết xuất peptone, 3 gram chiết xuất mạch nha và 3 gram men.

Nếu muốn trồng trong môi trường rắn trong các đĩa Petri, thì cũng nên thêm 15 gr agar vào hỗn hợp.

YMM

Để chuẩn bị phương tiện YMM, bạn cần trên 1000 ml tổng thể tích: 10 gr glucose, 1 ml dung dịch MgSO4: 7 giờ2O (10 g / L), 1 ml dung dịch CaCl2 (22 gr / L), 1 ml dung dịch K2HPO4 (22 gr / L), 1 ml dung dịch FeCl3 trong 0,1 M HCl (2 g / L), axit casamino 0,3% m / v (axit amin từ quá trình thủy phân casein) và 11% v / v dung dịch natri glutamate.

Điều kiện ủ

Các điều kiện ủ của các chủng vi khuẩn X. campestris phải là 27 hoặc 28 ° C và trong trường hợp môi trường nuôi cấy lỏng, phải duy trì khuấy trộn liên tục ở tốc độ 200 vòng / phút (vòng / phút).

Sản xuất xanthan

Nếu việc sản xuất xanthan trong quá trình lên men là mong muốn, glucose, sucrose hoặc xi-rô ngô (từ 20 đến 40 g / L), trong số các chất dinh dưỡng khác cung cấp nitơ, nên được cung cấp dưới dạng nguồn carbon..

Phát hiện hoạt động trao đổi chất

Để phát hiện sự hiện diện của X. campestris khả thi trong mô thực vật, một số nhà nghiên cứu khuyên nên đo hoạt động trao đổi chất, thay vì tăng trưởng vi sinh vật trong nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Việc đo lường hoạt động trao đổi chất đã được thực hiện bằng cách sử dụng chỉ số khả thi thông qua hệ thống vận chuyển điện tử. Hợp chất này được gọi là tetrazolium và muối của nó chấp nhận các electron từ hydro, tạo ra formazan, một chất không hòa tan trong nước. Do đó, sự xuất hiện ở giữa formazan là một chỉ số về hoạt động trao đổi chất của tế bào.

Một trong những phương tiện tu luyện của X. campestris để thực hiện thử nghiệm khả thi này, nó có chứa tetrazolium clorua (TTC), tetrazolium triphenyl clorua và các chất phụ gia khác như natri clorua và đường. Nó là một môi trường với các chất sau đây cho 500 ml tổng thể tích: 5 g peptone, 0,5 g casein thủy phân, 2,5 g glucose và 8,5 g agar.

Sinh lý bệnh

Vi khuẩn X. campestris Nó là tác nhân gây ra vô số bệnh ảnh hưởng đến lá của cây cảnh (như Anthurium andreanum) và đậu thường (Phaseolus Vulgaris L.). Chúng cũng ảnh hưởng đến trái cây đá, chẳng hạn như hạnh nhân, xuân đào, anh đào, đào, mơ, mận, trong số những người khác.

X. campestris Nó được biết là ảnh hưởng đến họ Brassicaceae hoặc cây thánh giá, nằm trong số 10 loài phytopathogen nguy hiểm nhất cho hoạt động nông nghiệp, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới.

Ví dụ, X. campestris tạo ra bệnh thối đen ở súp lơ (Brassica oleracea), bông cải xanh (B. napus), Bắp cải Trung Quốc (B. pekinensis), củ cải (B. rapa), mù tạt (B. nigra), củ cải (Rhaphanus sativus) và bắp cải (B. frnomulosa).

Các triệu chứng nó tạo ra X. campestris chúng xuất hiện ban đầu trong lá và sau đó có thể xuất hiện trên quả và cành. Chúng liên quan đến các đốm lá màu vàng không đều và góc (đường kính từ 1 đến 5 mm) bị giới hạn bởi các xương sườn cuối cùng bị hoại tử.

Bỏng lá cũng có mặt; đốm trên quả; héo mạch máu và sự xuất hiện của tổn thương do clo hoặc hoại tử ở dạng "V".

Các đốm xuất hiện trên các cạnh lá và xung quanh dây thần kinh trung ương. Việc mất lá trong cây có thể xảy ra. Trong quả xuất hiện những đốm xanh bị hoại tử, cũng có thể làm nứt chúng. Canker cũng có thể có mặt.

Tài liệu tham khảo

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Màng sinh học phân tán trong Xanthomonas campestris được điều khiển bằng tín hiệu tế bào và được yêu cầu để có độc lực hoàn toàn cho thực vật. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. và Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Mùa xuân Hà Lan. Trang 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. và Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthan sản xuất bởi Xanthomonas campestris trong các nền văn hóa hàng loạt. Quá trình sinh hóa, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & Anh, R. (2006). Đánh giá về sản xuất kẹo cao su xanthan từ tinh bột chưa biến đổi bởi Xanthomonas campestris Công nghệ enzyme và vi sinh vật, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. và Globig, S. (2011). Phytopathology trong thực vật. Báo chí học thuật của Apple. trang 334.