Popis Xanthomonas campestris, kultivační médium a patofyziologie



Xanthomonas campestris je druh proteobakterií (třída: Gamma Proteobacteria, řád: Xanthomonadales, rodina: Xanthomonadaceae) fytopatogenní, která ovlivňuje důležité plodiny.

X. campestris Představuje epifytickou fázi na rostlině, ve které ji nepoškodí. Tato fáze je před infekcí, je generována proliferací bakterií v důsledku příznivých změn prostředí. Infekce tohoto druhu oCasiona má v infikované rostlině řadu příznaků, které se mohou v jeho smrti nakonec zvrhnout.

X. campestris Je také dobře známé pro výrobu biopolymeru xanthan nebo xanthanová guma, polysacharid, který vylučuje médium (exopolysacharid) a zvyšuje viskozitu vodných roztoků.

Xanthanový exopolysacharid byl prvním bioproduktem komerčního významu, který vznikl fermentačním procesem kukuřičného škrobu. V současné době se vyrábí ve velkých množstvích a má mnoho použití díky svým vlastnostem jako zahušťovadlo a emulgátor. Xanthan se používá mimo jiné v potravinářském, farmaceutickém, kosmetickém, zemědělském, ropném průmyslu.

Index

  • 1 Popis
    • 1.1 Interakce s elektrárnou
    • 1,2 Xantano
  • 2 Izolace X. campestris z rostlinné tkáně
  • 3 Kultivační média
    • 3.1 Doplnění mléka (MT)
    • 3.2 Král B
    • 3.3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Inkubační podmínky
    • 3.6 Výroba xantanu
    • 3.7 Detekce metabolické aktivity
  • 4 Patofyziologie
  • 5 Odkazy

Popis

Xanthomonas campestris Jedná se o gram-negativní bacil, povinný aerobní a fakultativní saprofyt. Je mobilní, mezi 0,2 a 0,6 μm široký a mezi 0,8 a 2,9 μm dlouhý. Může se objevit jako solitérní nebo tvořící vlákna, obklopená xanthanem, exopolysacharidem, který produkují.

Xanthan upřednostňuje tvorbu biofilmů X. campestris a také působí ochranným účinkem komunit v této struktuře, když nastanou náhlé změny teploty, pH, ultrafialového záření, značných osmotických změn a / nebo snížení vlhkosti..

Interakce s elektrárnou

Tento druh má několik mechanismů, jak se vyhnout obranným reakcím rostlin, které infikuje. První bariérou rostliny vůči bakteriální infekci je buněčná stěna a povrchové látky s antimikrobiální aktivitou.

X. campestris může infikovat rostlinu přes její listové stomata (póry, kde dochází k výměně plynů s okolním prostředím), její hydráty (typ stomie, přes kterou se vylučuje přebytečná voda) nebo přítomné rány.

Obecně rostliny uzavírají své žaludky, když jsou napadeny mikroorganismy. Nicméně, X. campestris produkuje faktor virulence, který zabraňuje uzavření stomat, čímž podporuje vstup více bakterií z vnějšího prostředí.

Když se bakterie nacházejí uvnitř rostliny, zabraňují transportu vody, brání cévním tkáním. Výsledkem je nekróza listů a vadnutí infikovaných částí.

Také, X. campestris produkuje sloučeninu zvanou neutrální cyklický glukan β- (1,2), která zabraňuje expresi obranných genů v rostlině. Tyto sloučeniny mohou být asociovány s bakteriálním periplazmatickým prostorem nebo mohou být vylučovány do extracelulárního média, což podporuje mobilitu bakterií, jejich virulenci a tvorbu biofilmů.. 

Xantano

Xanthan vyráběný společností Xanthomonas Působí jako faktor virulence, potlačuje imunitní reakci infikované rostliny a zvyšuje infekční kapacitu bakterie.

Xanthan je polysacharid skládající se z jednotek 5 cukrů, které se opakují (2 glukóza, 2 manóza a 1 kyselina glukuronová) a polymerizace.

Syntéza xanthan závisí na operonu nazvaném klastrová guma (soubor genů, které tvoří funkční jednotku), který představuje 12 genů, které jsou pod kontrolou jedné promotorové oblasti.

Izolace X. campestris z rostlinné tkáně

X. campestris pv. campestris může být izolován z listové tkáně, která představuje skvrny ve formě "V" nebo poškozené vaskulární tkáně, nebo krku rostliny, to znamená zraněných oblastí rostliny.

Získat kmeny X. campestris, to je vybráno jak to ukazuje zraněnou oblast (skvrny listu nebo ovoce nebo cankers). Pokud není léze pozorována v rostlině, je tkáň, která je nejcitlivější k poškození, odebrána jako vzorek a analyzována kultivačním médiem a technikou polymerázové řetězové reakce (PCR)..

Kultivační média

Mezi používanými médii kultury patří:

Mléko Tween (MT)

Pro počáteční izolaci mikroorganismů ze vzorků rostlinné tkáně lze médium aplikovat Mléko Tween (MT):

10 ml odstředěného mléka, 0,25 g CaCl2, 10 g proteázového peptonu č. 3, 15 g agaru Bacto, 0,5 g tyrosinu, 10 ml Tween 80, 80 mg cefalexinu (ve 2 ml 4% NaOH), 200 g cykloheximidu (ve 2 ml methanolu při teplotě místnosti). 75%), 100 mg vankomycinu (v 1 ml destilované vody).

Roztoky odstředěného mléka, cefalexinu, cykloheximidu a vankomycinu by měly být sterilizovány filtrací a přidány do média při teplotě 50 ° C..

Král B

Po umožnění růstu bakteriálních kolonií v TM mohou být předány ty nejpodobnější X. campestris (kolonie žluté pigmentace při 72 a 120 hodinách kultivace) v médiu Král B:

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

Médium by mělo být zahřáté na 80 ° C třepáním, měřením destilovanou vodou na 1 1 a homogenizací a pH by mělo být nastaveno na 7,2. Sterilizujte při 121 ° C po dobu 15 minut.

Také bylo použito bohaté kultivační médium PYM nebo YMM při pěstování X. campestris.

PYM

Připravit PYM, pro každých 1000 ml celkového objemu musíte přidat: 10 gramů glukózy, 5 gramů peptonového extraktu, 3 gramy sladového extraktu a 3 gramy kvasinek.

Je-li žádoucí kultivovat v pevném médiu v Petriho miskách, pak se ke směsi přidá také 15 g agaru.

YMM

Připravit médium YMM, potřebujete na 1000 ml celkového objemu: 10 g glukózy, 1 ml roztoku MgS044: 7H2O (10 g / l), 1 ml roztoku CaCl2 (22 g / l), 1 ml roztoku K2HPO4 (22 g / l), 1 ml roztoku FeCl3 v 0,1 M HCI (2 g / l), kasaminokyselinách 0,3% m / v (aminokyseliny z hydrolýzy kaseinu) a 11% v / v roztoku glutamátu sodného.

Podmínky inkubace

Inkubační podmínky bakteriálních kmenů. \ T X. campestris musí být 27 nebo 28 ° C a v případě kapalných kultivačních médií by mělo být kontinuální míchání udržováno na 200 otáčkách za minutu (rpm)..

Výroba xantanu

Pokud je požadována produkce xantanu ve fermentačním procesu, měla by být jako zdroj uhlíku dodávána glukóza, sacharóza nebo kukuřičný sirup (mezi 20 a 40 g / l), mezi jinými živinami, které poskytují dusík..

Detekce metabolické aktivity

Zjistit přítomnost X. campestris Někteří vědci doporučují měřit metabolickou aktivitu namísto mikrobiálního růstu v laboratorní kultuře.

Měření metabolické aktivity bylo prováděno pomocí indikátoru životaschopnosti prostřednictvím systému transportu elektronů. Tato sloučenina se nazývá tetrazolium a její soli přijímají elektrony z vodíku, vytvářející formazan, látku nerozpustnou ve vodě. Vzhled ve středu formazanu je tedy indikátorem buněčné metabolické aktivity.

Jeden z prostředků kultivace X. campestris pro provedení tohoto testu životaschopnosti obsahuje tetrazoliumchlorid (TTC), tetrazolium trifenylchlorid a další přísady, jako je chlorid sodný a cukry. Je to médium s následujícími látkami pro 500 ml celkového objemu: 5 g peptonu, 0,5 g hydrolyzovaného kaseinu, 2,5 g glukózy a 8,5 g agaru..

Patofyziologie

Bakterie X. campestris Jedná se o původce řady onemocnění, které postihují listy okrasných rostlin (jako je například. \ T Anthurium andreanum) a běžných fazolí (Phaseolus vulgaris L.). Ovlivňují také plody kamene, jako jsou mandle, nektarinka, třešeň, broskev, meruňka, švestka, mj..

X. campestris Je známo, že postihuje čeled Brassicaceae nebo křížence, které patří mezi 10 nejnebezpečnějších fytopatogenních druhů pro zemědělskou činnost, zejména v tropech..

Například, X. campestris produkuje onemocnění černé hniloby v květáku (Brassica oleracea), brokolice (B. napus), Čínské zelí (B. pekinensis), tuřínu (B. rapa), hořčice (B. nigra), ředkvičky (Rhaphanus sativus) a zelí (B. fruticulosa).

Příznaky, které vyvolává X. campestris objevují se zpočátku v listech a mohou se objevit na plodech a větvích. Zahrnují nepravidelné a hranaté nažloutlé skvrny listů (od 1 do 5 mm v průměru) omezené žebry, které se nakonec stanou nekrotickými.

Popáleniny listů jsou také přítomny; skvrny na ovoci; cévní zvracení a výskyt chlorotických nebo nekrotických lézí ve formě „V“.

Skvrny se objevují na okrajích listů a obklopují centrální nerv. Může dojít ke ztrátě listů v rostlině. V plodech se objevují zelené skvrny, které jsou nekrotické a také schopny je prasknout. Cankers může také být přítomen.

Odkazy

  1. Dow, J. M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Rozptýlení biofilmu Xanthomonas campestris je řízen signalizací buněčných buněk a je vyžadován pro úplnou virulenci na rostliny. Sborník Národní akademie věd, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. a Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Springer Nizozemí. pp 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. a Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Výroba Xanthan Xanthomonas campestris v dávkových kulturách. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10,1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Přehled produkce xanthanové gumy z nemodifikovaných škrobů podle. \ 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). Fytopatologie rostlin. Apple Academic Press. pp 334.