Opis Xanthomonas campestris, kultivačné médium a patofyziológia



Xanthomonas campestris je druh proteobaktérií (trieda: Gamma Proteobacteria, rád: Xanthomonadales, rodina: Xanthomonadaceae) fytopatogénna, ktorá ovplyvňuje dôležité plodiny.

X. campestris Predstavuje epifytickú fázu na rastline, v ktorej ju nepoškodzuje. Táto fáza je pred infekciou, je generovaná proliferáciou baktérií v dôsledku priaznivých environmentálnych variácií. Infekcia tohto druhu aleboCasiona rôzne príznaky v infikovaných rastlín, ktoré môžu nakoniec degenerovať v jeho smrti.

X. campestris Je tiež dobre známa výroba biopolyméru xantán alebo xantánová guma, polysacharid, ktorý vylučuje médium (exopolysacharid) a zvyšuje viskozitu vodných roztokov.

Xantánový exopolysacharid bol prvým bioproduktom s komerčným významom, ktorý sa vytvoril fermentačnými procesmi kukuričného škrobu. V súčasnej dobe sa vyrába vo veľkých množstvách a má mnoho aplikácií kvôli svojim vlastnostiam ako zahusťovadlo a emulgátor. Xanthan sa okrem iného používa v potravinárskom priemysle, farmaceutickom, kozmetickom, poľnohospodárskom, ropnom priemysle.

index

  • 1 Popis
    • 1.1 Interakcia s elektrárňou
    • 1,2 Xantano
  • 2 Izolácia X. campestris z rastlinného tkaniva
  • 3 Kultivačné médiá
    • 3.1 Doplnenie mlieka (MT)
    • 3.2 Kráľ B
    • 3,3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Podmienky inkubácie
    • 3.6 Výroba xantánu
    • 3.7 Detekcia metabolickej aktivity
  • 4 Patofyziológia
  • 5 Referencie

popis

Xanthomonas campestris Je to gram-negatívny bacil, povinný aeróbny a fakultatívny saprofyt. Je pohyblivý, medzi 0,2 a 0,6 μm široký a medzi 0,8 a 2,9 μm dlhý. Môže sa javiť ako solitérne alebo tvoriace vlákno, obklopené xantánom, exopolysacharidom, ktorý produkujú.

Xanthan uprednostňuje tvorbu biofilmov X. campestris a tiež pôsobí ochranným účinkom spoločenstiev, ktoré sa nachádzajú v tejto štruktúre, keď dochádza k náhlym zmenám teploty, pH, ultrafialovému žiareniu, výrazným osmotickým variáciám a / alebo poklesu vlhkosti..

Interakcia so zariadením

Tento druh má niekoľko mechanizmov, ako sa vyhnúť obranným reakciám rastlín, ktoré infikuje. Prvá bariéra rastliny voči bakteriálnej infekcii je bunková stena a povrchové látky s antimikrobiálnou aktivitou.

X. campestris môže infikovať rastlinu cez svoje listové stomata (póry, v ktorých dochádza k výmene plynov so životným prostredím), jej hydráty (typ stómie, cez ktorú prebytočná voda vyžaruje) alebo prítomné rany.

Pri napadnutí mikroorganizmami rastliny všeobecne uzatvárajú svoje žalúdky. však, X. campestris produkuje faktor virulencie, ktorý zabraňuje uzavretiu žalúdka, čím podporuje vstup väčšieho množstva baktérií z vonkajšieho prostredia.

Keď sa baktérie nachádzajú vo vnútri rastliny, zabraňujú transportu vody, za obštrukciu cievnych tkanív. Výsledkom je nekróza listov a vädnutie infikovaných častí.

tiež, X. campestris produkuje zlúčeninu nazývanú neutrálny cyklický glukán β- (1,2), ktorý zabraňuje expresii obranných génov v rastline. Tieto zlúčeniny môžu byť asociované s bakteriálnym periplazmatickým priestorom alebo môžu byť vylučované do extracelulárneho média, čo podporuje mobilitu baktérií, ich virulenciu a tvorbu biofilmov.. 

xanthan

Xantán produkovaný Xanthomonas Pôsobí ako faktor virulencie, potláča imunitnú reakciu infikovanej rastliny a zvyšuje infekčnú kapacitu baktérie.

Xantán je polysacharid pozostávajúci z jednotiek 5 cukrov, ktoré sa opakujú (2 glukóza, 2 manóza a 1 kyselina glukurónová) a polymerizácia.

Syntéza xantánu závisí od operónu, ktorý sa nazýva klastrová guma (súbor génov, ktoré tvoria funkčnú jednotku), ktorý predstavuje 12 génov, ktoré sú pod kontrolou jednej promótorovej oblasti.

Izolácia X. campestris z rastlinného tkaniva

X. campestris pv. campestris môže byť izolovaná z listového tkaniva, ktoré predstavuje škvrny vo forme "V" alebo poškodeného vaskulárneho tkaniva, alebo krku rastliny, to znamená zranených oblastí rastliny..

Na získanie kmeňov X. campestris, Vyberá sa tak, ako ukazuje poškodenú zónu (škvrny na liste alebo plody alebo cankers). Ak sa lézia v rastline nepozoruje, tkanivo, ktoré je najviac citlivé na poškodenie, sa berie ako vzorka a analyzuje sa kultivačným médiom a technikou polymerázovej reťazovej reakcie (PCR)..

Kultivačné médiá

Medzi použitými médiami kultúry sú nasledovné:

Mlieko Tween (MT)

Na počiatočnú izoláciu mikroorganizmov zo vzoriek rastlinného tkaniva sa môže aplikovať médium Mlieko Tween (MT):

10 ml odstredeného mlieka, 0,25 g CaCl2, 10 g proteázového peptónu č. 3, 15 g agaru Bacto, 0,5 g tyrozínu, 10 ml Tween 80, 80 mg cefalexínu (v 2 ml 4% NaOH), 200 g cykloheximidu (v 2 ml metanolu pri teplote miestnosti). 75%), 100 mg vankomycínu (v 1 ml destilovanej vody).

Roztoky odstredeného mlieka, cefalexínu, cykloheximidu a vankomycínu sa musia sterilizovať filtráciou a pridať do média pri teplote 50 ° C..

Kráľ B

Po umožnení rastu bakteriálnych kolónií v TM sa môžu preniesť tie najpodobnejšie X. campestris (kolónie žltej pigmentácie pri 72 a 120 hodinách kultivácie) v médiu Kráľ B:

20 g proteázového peptónu č. 3, 20 g agarového agaru, K2HPO4 1,5 g, MgS044x / H2O 1,5 g, 10 ml glycerolu, 700 destilovanej vody.

Médium sa zahreje na 80 ° C trepaním, meraním destilovanou vodou na 1 1 a homogenizáciou a pH sa upraví na 7,2. Sterilizovať pri 121 ° C počas 15 minút.

Tiež sa použilo bohaté kultivačné médium Pym alebo YMM pri pestovaní. \ t X. campestris.

Pym

Pripraviť Pym, pre každých 1000 ml celkového objemu musíte pridať: 10 gramov glukózy, 5 gramov peptónového extraktu, 3 gramy sladového extraktu a 3 gramy kvasiniek.

Ak sa požaduje kultivácia v pevnom médiu v Petriho miskách, potom by sa do zmesi malo pridať aj 15 g agaru.

YMM

Pripraviť médium YMM, potrebujete na 1000 ml celkového objemu: 10 g glukózy, 1 ml roztoku MgS0447H2(10 g / 1), 1 ml roztoku chloridu vápenatého2 (22 g / l), 1 ml roztoku K2HPO4 (22 g / l), 1 ml roztoku FeCl3 v 0,1 M HCl (2 g / l), kasamínových kyselinách 0,3% m / v (aminokyseliny z hydrolýzy kazeínu) a 11% v / v roztoku glutamátu sodného.

Inkubačné podmienky

Inkubačné podmienky bakteriálnych kmeňov. \ T X. campestris musí byť 27 alebo 28 ° C av prípade kvapalných kultivačných médií by sa malo nepretržité miešanie udržiavať pri 200 otáčkach za minútu (rpm)..

Výroba xantánu

Ak sa požaduje produkcia xantánu vo fermentačnom procese, glukóza, sacharóza alebo kukuričný sirup (medzi 20 a 40 g / l), medzi inými živinami, ktoré poskytujú dusík, by sa mali dodávať ako zdroj uhlíka..

Detekcia metabolickej aktivity

Na zistenie prítomnosti X. campestris Niektorí výskumníci odporúčajú merať metabolickú aktivitu namiesto mikrobiálneho rastu v laboratórnej kultúre.

Meranie metabolickej aktivity sa uskutočnilo pomocou ukazovateľa životaschopnosti prostredníctvom elektrónového transportného systému. Táto zlúčenina sa nazýva tetrazolium a jej soli prijímajú elektróny z vodíka, vytvárajúc formazan, látku nerozpustnú vo vode. Vzhľad v strede formazanu je teda indikátorom bunkovej metabolickej aktivity.

Jeden z prostriedkov kultivácie X. campestris na uskutočnenie tohto testu životaschopnosti obsahuje tetrazoliumchlorid (TTC), trifenylchlorid tetrazolium a ďalšie prísady, ako je chlorid sodný a cukry. Je to médium s nasledujúcimi látkami pre 500 ml celkového objemu: 5 g peptónu, 0,5 g hydrolyzovaného kazeínu, 2,5 g glukózy a 8,5 g agaru..

physiopathologies

Baktéria X. campestris Je to pôvodca mnohých chorôb, ktoré ovplyvňujú listy okrasných rastlín (ako napr. \ T Anthurium andreanuma fazuľa obyčajná (Phaseolus vulgaris L.). Ovplyvňujú aj plody kôstkového ovocia, ako sú mandle, nektárinky, čerešne, broskyne, marhule, slivky, okrem iného..

X. campestris Je známe, že postihuje čeľade Brassicaceae alebo krížence, ktoré patria medzi 10 najnebezpečnejších fytopatogénnych druhov pre poľnohospodársku činnosť, najmä v trópoch..

Napríklad, X. campestris produkuje ochorenie čiernej hniloby v karfiole (Brassica oleracea), brokolica (B. napus), Čínska kapusta (B. pekinensis), vodnice (B. rapa), horčica (B. nigra), reďkovky (Rhaphanus sativus) a kapusta (B. fruticulosa).

Príznaky, ktoré vyvoláva X. campestris objavujú sa spočiatku v listoch a potom sa môžu objaviť na plodoch a konáre. Zahŕňajú nepravidelné a hranaté žltkasté škvrny listov (od 1 do 5 mm v priemere) ohraničené rebrami, ktoré sa nakoniec stanú nekrotickými.

Popáleniny listov sú tiež prítomné; škvrny na ovocí; vaskulárne vädnutie a výskyt chlorotických alebo nekrotických lézií vo forme „V“.

Škvrny sa objavujú na okrajoch listu a obklopujú centrálny nerv. Môže dôjsť k strate listov v rastline. V ovocích sa objavujú zelené škvrny, ktoré sú nekrotické, a tiež sú schopné ich prasknúť. Môžu byť prítomní aj cankeri.

referencie

  1. Dow, J. M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Rozptýlenie biofilmu Xanthomonas campestris je riadený signalizáciou bunkových buniek a je potrebný na úplnú virulenciu na rastliny. Zborník Národnej akadémie vied, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A. C., Swings, J.G. a Civerolo, E. L. (1993). Xanthomonas. Springer Holandsko. pp 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. a Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Výroba Xanthan Xanthomonas campestris v dávkových kultúrach. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10,1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Prehľad produkcie xantánovej gumy z nemodifikovaných škrobov podľa. \ T Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. a Globig, S. (2011). Fytopatológia v rastlinách. Apple Academic Press. pp 334.