农杆菌属是革兰氏阴性细菌的属,能够通过DNA的转移在植物中引起疾病。DNA转移可以修饰受体植物,从而表达细菌的遗传信息。因此,该属细菌有时被称为“自然基因工程师”。
农杆菌属目前被认为是无效的,并且包含它的物种在大多数情况下已被转移到根瘤菌属中。后者属最初被建立为包含植物内共生细菌。这些细菌有助于相关植物(主要是豆科植物)固氮。
农杆菌遗传信息的传递机理。取自commons.wikimedia.org
特点
它们不形成孢子,它们是革兰氏阴性的,有氧的。它们在甘露醇的存在下产生酸反应。它们在葡萄糖-介质中不会产生酸或气体。
它们能够诱导植物中肿瘤的自我增殖。这种能力归因于肿瘤诱导物(Ti)或根诱导物(Ri)基因中携带的一小段DNA的遗传转移。
农杆菌种类通过许多双子叶植物和一些裸子植物的伤口,冠,根和茎侵入。基因转移导致在受体植物中表达细菌的特定特性。
形态学
该属细菌是小而短的棒状(0.5-1.0 x 1.2-3.0μm)。由于侧面存在1-4鞭毛,它们是可移动的。如果它们呈现单个鞭毛,则其固定可以是侧向的或极地的。
分类学和系统学
Conn(1942)提出了土壤杆菌属,其中包括两个先前被归类为植物疫病的致病菌:根癌农杆菌和发根农杆菌,以及非致病性菌农杆菌。
随后,由于其引起植物病害的能力,加入了土壤杆菌,葡萄和农杆菌。
对各种农杆菌属的遗传研究表明,根癌农杆菌(致瘤菌)或发根农杆菌(致病菌)的致病能力可以在农杆菌菌株之间转移或丧失。后来证明,这种产生疾病的能力来自质粒的转移。
农杆菌属和根瘤菌属彼此非常相似。这些属之间唯一记录的系统差异是农杆菌或与植物共生(根瘤菌属)的致病作用。
农杆菌产生疾病的能力可能丧失或转移这一事实,导致许多作者将两个属统一为一个(根瘤菌)。
它引起的疾病
农杆菌物种可以具有在植物上产生疾病的高能力。它们产生两种主要类型的疾病。
根癌土壤杆菌(目前为放射状根瘤菌)在许多裸子植物,单子叶植物和双子叶植物,包括至少40种商业目的植物的根和树干上产生肿瘤或gall虫。
另一方面,发根农杆菌(现在的发根农杆菌)在某些双子叶植物中引起异常的根生长(毛根病或毛根病)。
uvero胆汁疾病。取自commons.wikimedia.org
传染形式
疾病的传播既可以通过具有致病性菌株的土壤,也可以通过污染物质的传播而发生。为了使菌株具有产生疾病的能力,它们必须具有特定的质粒。这些质粒称为Ti质粒(肿瘤诱导物)或Ri质粒(根生长诱导物)。
在感染过程中,称为T-DNA(转移DNA)的Ti或Ri质粒片段被从细菌转运到受体植物。
细菌的T-DNA穿透植物细胞的核,并与植物DNA整合在一起。结果,植物细胞被遗传转化,从而可以表达来自细菌T-DNA的遗传信息。细菌DNA的表达导致肿瘤生长或异常生根。
在某些情况下,根癌农杆菌产生的肿瘤或胆汁对植物没有有害作用。在其他情况下,它们会导致受感染植物的生长减少甚至死亡。
近年来由于该疾病的植物的交换和商业化,该疾病已经扩散,但没有明显的迹象。
人们对多毛根病对受感染植物的影响了解甚少。一些作者表明,发根农杆菌诱导的次生根的形成可以对被感染的植物产生有益的影响。
治疗
g病的治疗应预防。在感染的情况下,无论是否存在引起疾病的细菌,疾病的发展有时都会进展。
由铜和漂白剂制成的抗菌产品的应用可以减少植物表面上根癌农杆菌的种群。另一种预防性治疗机制是应用与病原体竞争的细菌的非致病性菌株。
基于杂酚油的化学药品,基于铜的溶液和强氧化剂可用于治疗冠gall病。
由于没有证据表明毛状根病对受感染植物有害,因此没有针对它的特殊治疗方法。
人类致病性
尽管已知农杆菌主要对植物具有致病性,但它最终会影响人类。在人类中,它被认为是一种污染生物或产生疾病的能力很低。
但是,根癌农杆菌可能是免疫系统减弱的患者的医院感染的原因。该细菌引起的疾病包括与中央静脉导管有关的感染,腹膜炎,血液感染,心内膜炎症,胆囊炎症和尿路感染。
农杆菌对包括考特莫唑和四环素在内的多种抗生素具有抗性。迄今为止,唯一成功的疗法是头孢噻肟,用于治疗胆囊炎症。
农杆菌将基因转移到植物和真菌中的能力已被用作基因工程的工具,以在植物中进行遗传改良。
但是,这种转化宿主生物的能力并不局限于植物。许多其他的真核生物,甚至原核生物都可以在实验室条件下被农杆菌转化。
使用农杆菌属已经在实验室中转化了许多种类的酵母和真菌。研究人员还成功地转化了藻类,哺乳动物细胞和革兰氏阳性细菌淡紫色链霉菌。
参考文献
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