КСАНТХОМОНАС ЦАМПЕСТРИС: ОПИС, КУЛТИВАЦИЈА И ПАТОЛОГИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Ксантхомонас цампестрис је врста протеобактерија (класа: Гамма Протеобацтериа, ред: Ксантомонадалес, породица: Ксантхомонадацеае) фитопатогена која утиче на важне усеве.

Кс. цампестрис представља епифитну фазу на биљци у којој не наноси штету. Ова фаза је пре инфекције, настаје када се бактерије размножавају због повољних варијација околине. Инфекција овом врстом изазива разне симптоме код заражене биљке који могу на крају да прерасту у смрт.

Слика 1. Симптоми изазвани инфекцијом Кс. цампестрис. Извор: аутор Нињатацосхелл, Викимедиа Цоммонс.

Кс. цампестрис је такође добро познат по производњи биополимерне ксантанске гуме или ксантана, полисахарида који се излучује у медијум (егзополизахарид) и повећава вискозитет водених раствора.

Егзополисахарид ксантан био је први комерцијално важан нуспродукт генерисан поступцима ферментације кукурузног шкроба. Тренутно се производи у великим количинама и има бројне примене због карактеристика као згушњивач и емулгатор. Ксантан се користи између осталих, у прехрамбеној, фармацеутској, козметичкој, пољопривредној и нафтној индустрији.

Опис

Ксантхомонас цампестрис је грам-негативан, облигати аеробни, факултативни сапрофитни бацил. Мобилна је, широка између 0,2 и 0,6 µм и дугачка између 0,8 и 2,9 µм. Може се појавити као осамљени појединац или формира филаменте, окружен ксантаном, егзополисахаридом који производе.

Ксантан погодује стварању биофилма Кс. цампестрис и такође врши заштитно дејство на заједнице успостављене у овој структури, када се јаве нагле промене температуре, пХ, ултраљубичастог зрачења, изразите осмотске промене и / или смањење влажности.

Интеракција са биљком

Ова врста има неколико механизама за избегавање одбрамбених реакција биљака које инфицира. Прва баријера биљке против бактеријске инфекције јесте ћелијска стијенка и површинске супстанце са антимикробним деловањем.

Кс. цампестрис може заразити биљку преко својих лисних стомака (пора у којима долази до размене гаса са околином), њених хидатода (врста стома где излази вишак воде) или преко постојећих рана.

Биљке углавном затварају своје стомаке када их нападају микроорганизми. Међутим, Кс. цампестрис производи фактор вируленције који спречава затварање стомата, погодујући тако уласку више бактерија у биљку из спољашње средине.

Када се бактерије налазе у биљци, спречавају транспорт воде, ометајући васкуларна ткива. Резултат је некроза лишћа и венење заражених делова.

Поред тога, Кс. цампестрис производи једињење које се назива неутрални циклични β- (1,2) глукан који спречава експресију одбрамбених гена у биљци. Ова једињења могу бити повезана са периплазматским простором бактерија или се могу излучити у ванћелијско окружење, погодујући мобилности бактерије, њеној вируленцији и стварању биофилма.

Ксантхан

Ксантан који производи Ксантхомонас делује као фактор вируленције, сузбијајући имуни одговор заражене биљке и повећавајући способност инфекције бактерија.

Ксантан је полисахарид састављен од јединица од 5 шећера које се понављају (2 глукозе, 2 манозе и 1 глукуронска киселина) и полимеризирају.

Синтеза ксантана зависи од оперона који се назива кластер гума (скуп гена који чине функционалну целину) који има 12 гена који су под контролом једног промотивног региона.

Изолација

Кс. цампестрис пв. цампестрис се може изоловати из листова ткива које има „В“ места или од оштећеног васкуларног ткива, или грла биљке, то јест из повређених подручја биљке.

Да би се добили сојеви Кс. цампестрис, повређено подручје се бира као узорак (листови или воћне мрље или стабљике). Ако се у биљци не примети повреда, ткиво које је најосетљивије на оштећење узима се као узорак, а они се анализирају културом и техником полимеразне ланчане реакције (ПЦР).

Медиј културе

Међу коришћеним медијима културе су следећи:

Милк твеен

За почетну изолацију микроорганизама из узорака биљног ткива, може се применити медијум Милк Твеен (МТ):

10 мл обраног млека, 0,25 г ЦаЦ ₂ , 10 г пептоном протеаза Но. 3, 15 г Бацто агару, 0,5 г тирозина, 10 мл Твеен 80, 80 мг цепхалекин (у 2мл НаОХ ат 4%), 200 г циклохексимида (у 2 мл 75% метанола), 100 мг ванкомицина (у 1 мл дестиловане воде).

Обрано обрано млеко, цефалексин, циклохексимид и ванкомицин морају се филтрирати и стерилизовати на медијуму на 50 ° Ц.

Кинг'с Б

Након што колонијама бактерија успева да расту у МТ, оне које су најсличније Кс. цампестрис (колоније жуте пигментације у култури од 72 и 120 сати) могу се пренети у Кингов Б медијум:

20 г пептон протеаза бр.3, 20 г агар агар, 1,5 г К ₂ ХПО _4, 1.5 г МгСО ₄ к / Х ₂ О, 10 мл глицерола, 700 дестиловане воде.

Медијум треба загревати на 80 ° Ц уз мешање, допунити до 1 Л дестилованом водом и хомогенизовати, а пХ треба подесити на 7,2. Стерилизовати на 121 ° Ц током 15 минута.

Богат медијум културе ПИМ или ИММ такође је коришћен у култури Кс. цампестрис.

Слика 2. Култура Ксантхомонас у чврстом медијуму. Извор: Јаробер3, путем Викимедиа Цоммонс

ПИМ

Да бисте припремили ПИМ, на сваких 1000 мл укупне запремине морате додати: 10 г глукозе, 5 г екстракта пептона, 3 г екстракта слада и 3 г квасца.

Ако желите да расте у чврстом медијуму у Петријевим посудама, тада треба додати и 15 г агара у смешу.

Имм

Како би припремили ИММ медијум је потребно за сваких 1000 мл укупне запремине: 10 г глукозе, 1 мл МгСО ₄ : 7Х ₂ О раствора (10 г / Л), 1 мл ЦаЦл ₂ раствора (22 г / Л ), 1 мл К ₂ ОВП ₄ раствора (22 гр / Л), 1 мЛ ФеЦл ₃ раствора у 0,1 М ХЦИ (2 г / Л), цасамино киселине 0.3% м / в (аминокиселина из хидролиза казеина) и 11% в / в раствора натријум глутамата.

Услови инкубације

Услови инкубације бактеријских сојева Кс. цампестриса треба да буду 27 или 28 ° Ц, а у случају течних медија културе, непрестано мешање треба да се одржава на 200 обртаја у минути (рпм).

Производња ксантана

Ако је пожељна производња ксантана у процесу ферментације, глукоза, сахароза или кукурузни сируп (између 20 и 40 г / Л), између осталих хранљивих састојака који обезбеђују азот, морају бити испоручени као извор угљеника.

Откривање метаболичке активности

Да би открили присуство одрживог Кс. цампестрис у биљном ткиву, неки истраживачи препоручују мерење метаболичке активности, а не раст микроба у лабораторијској култури.

Мерење метаболичке активности извршено је помоћу показатеља одрживости кроз систем преноса електрона. Ово једињење се назива тетразолијум и његове соли прихватају електроне из водоника, стварајући формазан, супстанцу нерастворљиву у води. Дакле, појава у средини формазана је показатељ ћелијске метаболичке активности.

Један од медијума културе Кс. цампестрис за обављање овог теста одрживости садржи тетразолијум хлорид (ТТЦ), трифенил тетразолијум хлорид и друге адитиве као што су натријум хлорид и шећери. То је медијум са следећим супстанцама у укупној запремини од 500 мл: 5 г пептона, 0,5 г хидролизираног казеина, 2,5 г глукозе и 8,5 г агара.

Патофизиологија

Бактерија Кс. цампестрис узрочник је бројних болести које погађају лишће украсних биљака (попут Антхуриум андреанум) и обичног пасуља (Пхасеолус вулгарис Л.). Такође утичу на плодове коштуњавог воћа, попут бадема, нектарине, трешње, брескве, кајсије, шљиве, између осталог.

За Кс. цампестрис се зна да утиче на породице Брассицацеае или крсташа, што је међу 10 фитопатогених врста најопасније за пољопривредну активност, нарочито у тропима.

На пример, Кс. цампестрис изазива болест црне трулежи у карфиолу (Брассица олерацеа), броколију (Б. напус), кинеском купусу (Б. пекиненсис), репа (Б. рапа), сенфу (Б) нигра), ротквица (Рхапханус сативус) и купус (Б. фрутицулоса).

Слика 3. Листови захваћени Кс. цампестрис. Извор: Давид Б. Лангстон, путем Викимедиа Цоммонс

Симптоми које изазива Кс. цампестрис појављују се у почетку на лишћу, а затим се могу појавити на плодовима и гранама. Укључују неправилне и углате жућкасте лисне мрље (пречника од 1 до 5 мм) ограничене венама које се на крају некротизирају.

Такође се јављају и лисне опекотине; мрље на плодовима; васкуларна вена и појава хлоротичних или некротичних лезија у облику „В“.

Мрље се појављују на ивицама листа и око његовог средњег режња. Губитак лишћа може се појавити на биљци. На плодовима се појављују зелене мрље које постају некротичне и могу их пукнути. Могу се појавити и цанкери.

Референце

1. Дов, ЈМ, Цроссман, Л., Финдлаи, К., Хе, И.-К., Фенг, Ј.-Кс., и Танг, Ј.-Л. (2003). Распршивање биофилма у Ксантхомонас цампестрис контролише се ћелијском ћелијском сигнализацијом и потребно је за пуну вируленцију биљкама. Зборник радова Националне академије наука, 100 (19), 10995–11000. дои: 10.1073 / пнас.1833360100
2. Хаивард, АЦ, Свингс, ЈГ и Цивероло, ЕЛ (1993). Ксантхомонас. Спрингер Холандија. пп 407.
3. Папагианни, М., Псомас, С., Батсилас, Л., Парас, С., Кириакидис, Д. и Лиакопоулоу-Кириакидес, М. (2001). Производња ксантана од Ксантхомонас цампестрис у шаржним културама. Процесна биохемија, 37 (1), 73-80. дои: 10.1016 / с0032-9592 (01) 00174-1
4. Росалам, С., Енглеска, Р. (2006). Преглед производње ксантанске гуме из немодификованих скроба Ксантхомонас цампестрис Ензиме анд Мицробиал Тецхнологи, 39 (2), 197–207. дои: 10.1016 / ј.ензмицтец.2005.10.019
5. Стеварт, П. и Глобиг, С. (2011). Фитопатологија у биљкама. Аппле Ацадемиц Пресс. пп 334.