Agrobacterium tumefaciens ist ein phytopathogenes Bakterium der Rhizobiales-Ordnung. Das wichtigste Merkmal dieses Bakteriums ist, dass es einen Teil seiner DNA in Pflanzenzellen einführt und diese in kurzer Zeit von normalen Zellen in Tumorzellen umwandelt, wodurch die Kronengalle entsteht.
Dieses Bakterium ist ein gramnegativer Bazillus, der weißliche oder gelbliche Kolonien bildet und in Kulturmedien mit Kohlenhydraten ein schleimiges Polysaccharid produziert. Es wandert durch peritrichöse Flagellen, lebt im Boden und infiziert Pflanzenzellen durch Wunden.
Agrobacterium tumefaciens-Zellen beginnen eine Wurzel zu infizieren. Quelle: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Die durch Agrobacterium in seinen Wirten verursachten Symptome sind nicht auf die pathogene Spezies zurückzuführen, sondern auf die Art des Plasmids (zirkuläres DNA-Fragment), das sie aufweisen. Dementsprechend induzieren Bakterien, die Ti-Plasmide enthalten, Tumore, die Kronengallen produzieren, und Bakterien, die Ri-Plasmide enthalten, induzieren die Bildung von Haarwurzeln.
Diese Bakterienart hat zusammen mit bestimmten Viren als Vektoren des genetischen Materials zur Transformation von Pflanzenarten eine Ära in der Kultivierung transgener Pflanzen mit hohem Produktionspotential eröffnet. Darüber hinaus war die Untersuchung der von Agrobacterium tumefaciens produzierten Kronengallen ein wichtiger Bestandteil der Anwendung von In-vitro-Pflanzengewebekulturen.
Derzeit verwenden Biotechnologen dieses Bakterium auch, um andere Organismen wie Insekten zu transformieren und Gene zwischen verwandten und nicht verwandten Pflanzen zu übertragen.
Spezies: Rhizobium radiobacter (Beijerinck und van Delden, 1902) Young et al., 2001 (gültiger Name)
Einige Synonyme sind Agrobacterium radiobacter (Beijerinck und van Delden, 1902) Conn, 1942, und Agrobacterium tumefaciens (Smith und Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morphologie
Agrobacterium tumefaciens ist ein bazillenförmiges Bakterium mit verstreuten seitlichen Flagellen, das in Kultur in weißen und manchmal gelblichen Kolonien wächst.
Die bazilläre Form eines Bakteriums zeigt an, dass sein Aussehen stäbchenförmig ist. Die Abmessungen von A. tumefaciens sind 0,8 μm lang und 1,5 bis 3 μm breit.
Bakterien der Familie der Rhizobiaceae sind gramnegative Bakterien, die zwischen 1 und 6 Flagellen aufweisen. Insbesondere reist A. tumefaciens durch 1 oder 4 peritrichöse Flagellen. Bei einem einzelnen Flagellum ist es lateral und nicht polar.
In Bezug auf sein Wachstum in Kulturmedien produziert das Bakterium, wenn das Medium eine Kohlenhydratquelle enthält, einen reichlich vorhandenen Schleim vom Polysaccharid-Typ, ähnlich dem, der von seinen Verwandten, Rhizobienbakterien, produziert wird. Kolonien haben im Allgemeinen ein glattes Aussehen.
Krankheiten
Kronengalle
Diese Krankheit tritt bei mehr als hundert infizierten Pflanzen auf, bei denen sich in Strukturen wie Wurzeln, Blattstielen und Stängeln eine Galle oder ein Tumor bildet.
Tumore entwickeln sich, nachdem Bakterien auf einem anfälligen Wirt in neu hergestellte Wunden eingedrungen sind.
Sobald die Bakterien eine Wunde erkennen und umgekehrt, beginnen sich die Zellen, die ihr am nächsten liegen, zu teilen. Agrobacterium bindet an die Zellwände seiner Wirte, dringt jedoch nicht in deren Zellen ein.
Die von Agrobacterium tumefaciens produzierte Kronengalle kann irgendwann dazu führen, dass der Stiel abfällt. Quelle: Jacilluch
Zwei oder drei Tage nach der Infektion tritt in Pflanzenzellen eine Konditionierung auf, die sie für ein DNA-Fragment des Bakterienplasmids, bekannt als Ti-DNA, empfindlich macht, da es sich um eine Sequenz handelt, die Tumore induziert.
Dieses Fragment bakterieller DNA integriert sich in die Kern-DNA der Wirtspflanzenzelle und induziert eine Transformation von Pflanzenzellen von normalen zu Tumorzellen.
Später transformierte Zellen teilen sich und wachsen unkontrolliert unabhängig von den Bakterien und der Pflanze.
Die entweder im Stamm oder in den Wurzeln der Pflanzen gebildete Galle bewirkt, dass die länglichen Zellen, die sich in der Nähe des Xylems oder um dieses herum befinden, Druck auf die Xylemgefäße ausüben und diese komprimiert und verschoben werden, wodurch der Transport weniger effizient wird das Wasser in der Pflanze.
Zu Beginn der Krankheit sind die Tumoren fast kugelförmig, weiß und von weicher Textur. Sie können zunächst mit einem Kallusprodukt der Wunde verwechselt werden. Das Gewebe verdunkelt sich dann aufgrund des peripheren Zelltods und der Fäulnis.
Einige Tumoren können holzig sein, andere können schwammig sein. Seine Größe kann bis zu 30 cm betragen.
Haarige Wurzel
Es ist eine Krankheit, die von der Agrobacterium tumefaciens-Spezies und von ihrem relativen Agrobacterium rhizogenes produziert wird. Beide präsentieren Ri-Plasmide und induzieren die Bildung von Haarwurzeln in ihren Wirten, was einen ganz bestimmten Phänotyp in den Wurzeln infizierter Pflanzen zeigt.
Die Wurzeln entwickeln sich reichlich und sehen aus wie Haare oder Wurzeln mit vielen Haaren. Dies geschieht, sobald die bakterielle DNA in die Pflanzen-DNA integriert ist und die Synthese von Indolessigsäure stimuliert wird, was die Differenzierung von normalen Wurzeln zu haarigen Wurzeln fördert.
Biologische Kontrolle
Die durch Agrobacterium tumefaciens verursachte Kronengalle kann durch ein Bakterium derselben Gattung (Agrobacterium radiobacter), das nicht pathogen ist, biokontrolliert werden.
Für diese Biokontrolle werden die Samen, Sämlinge und Pflanzenstecklinge dank der Produktion eines Bakteriocins namens Agrocin 84, das als Antibiotikum gegen taxonomisch verwandte Bakterien fungiert, mit einer Suspension des K84-Stammes von A. radiobacter behandelt.
Diese Substanz hemmt selektiv die phytopathogenen Bakterien, die die Oberfläche der mit den nicht pathogenen Bakterien imprägnierten Pflanzengewebe erreichen. Es ist jedoch bekannt, dass es in mehreren Ländern Stämme von A. tumefaciens gibt, die gegen Agrocin 84 resistent sind.
Chemische Kontrolle
Bei Kirschen, die anfällig für Infektionen durch A. tumefaciens sind, wird sie üblicherweise präventiv mit Dichlon (Dichlornaphthochinon) behandelt.
Das Ti-Plasmid aus Agrobacterium tumefaciens ist ein bakterielles DNA-Fragment, das in der Gentechnik nützlich ist. Quelle: Ti plasmid.svg: Mouagipderivative Arbeit: Miguelferig
Verweise
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