AGROBAKTÉRIA: CHARAKTERISTIKA, MORFOLÓGIA A CHOROBY - BIOLÓGIE - 2026

Agrobacterium je rod gramnegatívnych baktérií, ktoré sú schopné prenášať DNA v rastlinách. Prenos DNA umožňuje modifikáciu recipientnej rastliny, aby sa umožnila expresia genetickej informácie o baktérii. Z tohto dôvodu sa baktérie tohto rodu niekedy nazývajú „genetickí inžinieri prírody“.

Rod Agrobacterium sa v súčasnosti považuje za neplatný a druhy, ktoré ho obsahujú, boli z väčšej časti premiestnené do rodu Rhizobium. Tento rod bol pôvodne postavený tak, aby obsahoval rastlinné endosymbiotické baktérie. Tieto baktérie pomáhajú fixovať dusík pridruženými rastlinami, hlavne strukovinami.

Mechanizmus prenosu genetických informácií Agrobacterium. Prevzaté z webu commons.wikimedia.org

vlastnosti

Netvoria spóry, sú gramnegatívne, aeróbne. V prítomnosti manitolu vyvolávajú kyslú reakciu. Nevyrábajú kyselinu ani plyn v glukózo-peptónovom médiu.

Sú schopné indukovať samo-proliferáciu nádorov v rastlinách. Táto kapacita je spôsobená genetickým prenosom malej oblasti DNA nesenej v génoch indukujúcich nádor (Ti) alebo koreňový induktor (Ri).

Druhy Agrobacterium napadajú ránami, korunou, koreňmi a stonkami mnohých dvojklíčnolistých rastlín a niektorých rastlín rastlín siatej. Prenos génov má za následok expresiu konkrétnych vlastností baktérií v recipientnej rastline.

morfológia

Baktérie tohto rodu sú malé, krátke tyčinky (0,5 - 1,0 x 1,2 - 3,0 μm). Sú mobilné kvôli prítomnosti bočných bičíkov 1-4. Ak predstavujú jeden bičík, ich fixácia môže byť bočná alebo polárna.

Taxonómia a systematika

Rod Agrobacterium navrhol Conn (1942) tak, aby zahŕňal dva patogénne druhy, ktoré boli predtým priradené k Phytomonas: A. tumefaciens a A. rhizogenes a nepatogénny druh, A. radiobacter.

Následne boli pridané druhy Agrobacterium rubi, A. vitis a A. larrymoorei kvôli ich schopnosti spôsobiť choroby rastlín.

Genetické štúdie rôznych druhov Agrobacterium ukázali, že schopnosť spôsobovať choroby A. tumefaciens (tvorca nádoru) alebo A. rhizogenes (pôvodca koreňov) spôsobujúca ochorenie sa mohla preniesť medzi kmeňmi Agrobacterium alebo sa stratiť. Neskôr sa ukázalo, že táto schopnosť vyvolať choroby pochádza z prenosu plazmidov.

Druhy Agrobacterium a Rhizobium sú navzájom veľmi podobné. Jediným systematickým rozdielom zaznamenaným medzi týmito rodmi je ich patogénna interakcia v prípade Agrobacterium alebo symbiotická (u rodu Rhizobium) s rastlinami.

To a skutočnosť, že schopnosť Agrobaktérie produkovať choroby sa môže stratiť alebo preniesť, viedli mnohých autorov k zjednoteniu oboch rodov do jedného (Rhizobium).

Ochorenia, ktoré spôsobuje

Druhy Agrobacterium môžu mať vysokú kapacitu na produkciu chorôb rastlín. Vyrábajú dva hlavné typy chorôb.

Agrobacterium tumefaciens (v súčasnosti Rhizobium radiobacter) produkuje nádory alebo sliznice na koreňoch a kmeňoch mnohých druhov rastlín gymnospermu, jednoklíčnolistých a dvojklíčnolistých rastlín, vrátane najmenej 40 druhov komerčne významných.

Agrobacterium rhizogenes (teraz Rhizobium rhizogenes), na druhej strane, spôsobuje neobvyklý rast koreňov v niektorých dvojklíčnolistých rastlinách (ochorenie vlasatých koreňov alebo ochorenie vlasatých koreňov).

Gallova choroba v uvero. Prevzaté z webu commons.wikimedia.org

Formy nákazy

K šíreniu chorôb môže dôjsť jednak pôdou s patogénnymi kmeňmi, jednak šírením kontaminovaného materiálu. Aby kmene boli schopné produkovať choroby, musia mať konkrétne plazmidy. Tieto plazmidy sa nazývajú Ti plazmidy (induktory nádoru) alebo Ri plazmidy (induktory rastu koreňov).

Počas procesu infekcie sa segment baktérií Ti alebo Ri, nazývaný T-DNA (prenosová DNA), transportuje z baktérií do recipientnej rastliny.

Bakteriálna T-DNA preniká do jadra rastlinných buniek a integruje sa s rastlinnou DNA. Výsledkom je, že rastlinné bunky sú geneticky transformované, čo umožňuje expresiu genetickej informácie z T-DNA baktérie. Expresia bakteriálnej DNA vedie k rastu nádoru alebo k abnormálnemu zakoreneniu.

Nádory alebo žľazy produkované A. tumefaciens v niektorých prípadoch nemajú škodlivé účinky na rastliny. V iných prípadoch môžu spôsobiť zníženie rastu alebo dokonca smrť infikovanej rastliny.

Toto ochorenie sa v posledných rokoch rozšírilo v dôsledku výmeny a komercializácie rastlín s týmto ochorením, ale bez viditeľných príznakov.

Účinok chlpatých koreňov na infikovanú rastlinu je málo pochopený. Niektorí autori ukázali, že tvorba sekundárnych koreňov vyvolaných A. rhizogenes môže mať priaznivé účinky na infikovanú rastlinu.

liečba

Liečba ochorenia žiabrov by mala byť preventívna. V prípade infekcie bude vývoj ochorenia niekedy postupovať bez ohľadu na prítomnosť baktérií spôsobujúcich ochorenie.

Aplikácia antibakteriálnych produktov vyrobených z medi a bielidla môže znížiť populáciu A. tumefaciens na povrchu rastlín. Ďalším preventívnym liečebným mechanizmom je aplikácia nepatogénnych kmeňov baktérií, ktoré súťažia s patogénnymi kmeňmi.

Chemikálie na báze kreozotu, roztoky na báze medi a silné oxidanty sa môžu použiť na liečebné liečenie choroby žlčníka.

Pretože neexistujú dôkazy o škodlivých účinkoch vlasatých koreňov na infikovanú rastlinu, neexistuje proti nim žiadna špecifická liečba.

Patogenita u ľudí

Aj keď je známe, že Agrobacterium je primárne patogénny pre rastliny, môže nakoniec ovplyvniť človeka. U ľudí sa považuje za znečisťujúci organizmus alebo s nízkou schopnosťou vyvolať chorobu.

Avšak, A. tumefaciens môže byť zodpovedný za nozokomiálne infekcie u pacientov s oslabeným imunitným systémom. Medzi choroby spôsobené touto baktériou patria infekcie spojené s centrálnymi venóznymi katétrmi, peritonitída, infekcie krvi, zápaly endokardu, zápaly žlčníka a infekcie močových ciest.

Agrobacterium môže byť rezistentné na viaceré antibiotiká vrátane ktrimoxazolu a tetracyklínu. Jedinou doterajšou úspešnou liečbou je cefotaxím na liečenie zápalu žlčníka.

Schopnosť Agrobacterium prenášať gény na rastliny a huby sa používa ako nástroj v genetickom inžinierstve na dosiahnutie genetického zlepšenia rastlín.

Táto schopnosť transformovať hostiteľské organizmy sa však neobmedzuje iba na rastliny. V laboratórnych podmienkach sa dá manipulovať s mnohými inými eukaryotickými a dokonca prokaryotickými organizmami, aby sa geneticky transformovala pomocou Agrobacterium.

V laboratóriu bolo transformovaných veľa druhov kvasiniek a húb pomocou Agrobacterium. Vedcom sa podarilo transformovať riasy, bunky cicavcov a grampozitívnu baktériu Streptomyces lividans.

Referencie

1. Agrobacterium. Na Wikipédii. Získané 13. septembra 2018 z wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: od biológie k biotechnológii. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Prípad septikémie spôsobenej Agrobacterium radiobacter. Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Infekcie Agrobacterium u ľudí: skúsenosti v jednej nemocnici a prehľad. Klinické infekčné choroby.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odysea T-DNA Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Editorial: "Bioobacterium biology a jeho uplatnenie na transgénnu rastlinnú výrobu".
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: genetický inžinier prírody. Hranice vo vede o rastlinách.