根癌土壤杆菌是属于根瘤菌纲的植物致病细菌。该细菌最重要的特征是将其部分DNA导入植物细胞,并在短时间内将其从正常细胞转化为肿瘤细胞,从而引起冠状胆汁。
该细菌是革兰氏阴性杆菌,形成白色或淡黄色菌落,并在含有碳水化合物的培养基中产生粘多糖。它被周生鞭毛所取代,生活在土壤中并通过伤口感染植物细胞。
根癌农杆菌细胞开始感染根。资料来源:AG Matthysse,KV Holmes,RHG Gurlitz
农杆菌在其宿主中引起的症状不是由于病原体,而是由于它们具有的质粒(环状DNA片段)类型。因此,含Ti质粒的细菌是产生冠gall的肿瘤诱导剂,而含Ri质粒的细菌诱导毛状根的形成。
该细菌物种与某些病毒一起作为遗传物质的载体来转化植物物种,开辟了具有高生产潜力的转基因植物栽培的时代。此外,对根癌土壤杆菌产生的冠gall的研究是体外植物组织培养应用的重要组成部分。
当前,生物技术人员也使用这种细菌来转化其他生物,例如昆虫,并在相关和不相关植物之间转移基因。
种类:根瘤菌(Beijerinck和van Delden,1902)Young等,2001(有效名称)
一些同义词是放射线土壤杆菌(Beijerinck和van Delden,1902)康恩(1942)和根癌土壤杆菌(Smith and Townsend,1907)康恩(1942)。
形态学
根癌土壤杆菌是一种细菌状细菌,散在侧鞭毛,在白色甚至黄色的菌落中生长。
细菌的细菌形状表明其外观为棒状。根癌农杆菌的尺寸长0.8μm,宽1.5至3μm。
根瘤菌科的细菌是革兰氏阴性细菌,存在于1至6个鞭毛之间。具体而言,根癌农杆菌穿过1或4个周生鞭毛。在具有单个鞭毛的情况下,它是侧面的而不是极性的。
关于其在培养基中的生长,如果培养基包含碳水化合物源,则细菌会产生丰富的多糖型粘液,类似于其亲属的根瘤菌产生的粘液。菌落通常具有光滑的外观。
疾病
冠胆
这种疾病是在一百多种受感染的植物中产生的,这些植物的根,叶柄和茎等结构中形成胆或肿瘤。
细菌进入易感宿主上的新伤口后,就会形成肿瘤。
一旦细菌识别出伤口,反之亦然,最接近伤口的细胞开始分裂。农杆菌结合至其宿主的细胞壁,但不侵袭其细胞。
根癌农杆菌产生的冠gall在某些时候会导致茎下降。资料来源:jacilluch
感染后两天或三天,植物细胞中会发生调节,使它们对细菌质粒的DNA片段(称为Ti DNA)敏感,因为它是诱导肿瘤的序列。
细菌DNA的此片段与宿主植物细胞的核DNA整合在一起,并诱导植物细胞从正常细胞转化为肿瘤细胞。
后来转化的细胞独立于细菌和植物而不受控制地分裂和生长。
在茎干或植物根部形成的胆汁,导致木质部附近或木质部周围的细长细胞在木质部血管上产生压力,并被压缩和移位,运输效率降低植物里面的水。
在疾病开始时,肿瘤几乎是球形,白色且质地柔软。首先,它们可能会与伤口的愈伤组织产物混淆。然后组织由于周围细胞死亡和腐烂而变黑。
一些肿瘤可能是木质的,而另一些则可能是海绵状的。它的大小可以达到30厘米。
毛根
它是由根癌土壤杆菌种及其相对发根土壤杆菌产生的疾病。两者都呈现Ri质粒并诱导其宿主中毛状根的形成,这在被感染植物的根中显示出非常特殊的表型。
根发达,看起来像头发或多根头发。一旦细菌DNA整合到植物DNA中,就会发生这种情况,并且会刺激吲哚乙酸的合成,从而促进从正常根向毛根的分化。
生物防治
由根癌农杆菌引起的冠gall可以由非致病性的同一属细菌(农杆菌)控制。
对于这种生物防治,由于产生了称为农杆菌素84的细菌素,该菌素可以用作抵抗与其分类相关的细菌的抗生素,因此用放射线杆菌K84菌株的悬浮液处理种子,幼苗和植物插条。
该物质选择性地抑制植物病原菌到达被非病原菌浸透的植物组织的表面。但是,众所周知,在一些国家/地区,存在对农杆菌素84有抗药性的根癌农杆菌。
化学控制
就樱桃而言,它容易被根癌农杆菌感染,通常用敌草隆(二氯萘醌)进行预防性治疗。
来自根癌农杆菌的Ti质粒是可用于基因工程的细菌DNA片段。来源:Ti质粒.svg:Mouagip衍生作品:Miguelferig
参考文献
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