假单胞菌是假单胞菌科的细菌属。1894年,德国真菌学家Walter Migula对这些微生物进行了首次描述。
这些细菌的特征是需氧和革兰氏阴性。它们是直的杆状或具有一定的曲率。由于存在单鞭毛(一个鞭毛)或多鞭毛(几个鞭毛),它们可以移动。鞭毛倾向于处于极地位置。
细菌铜绿假单胞菌的图像。作者:Janice Haney Carr内容提供商:CDC / Janice Haney Carr,通过Wikimedia Commons。
该属中的大多数物种为氧化酶和过氧化氢酶阳性。识别该基团的另一个令人感兴趣的特征是DNA中GC的含量为58-72%。
假单胞菌不产生抗性结构,例如孢子。它们没有在其他细菌群中出现的包围囊壁或囊壁和细胞质(prosteca)延伸的囊。
假单胞菌的研究主要是由阿根廷微生物学家Norberto Palleroni进行的。该研究人员提议根据rRNA同源性将属分为五个组。
目前,大约有180个物种被分为13个不同的组。这些基团中的一些可通过生产称为泛黄素的荧光颜料来识别。
一般特征
分配
由于其在不同环境中生长的强大能力,该属具有无处不在的生态和地理分布。它们已在陆地和水生环境中发现。它们具有化学营养性,易于在营养琼脂培养基上生长。
温度
其理想温度范围是25-30°C。但是,已经发现物种的生长温度低于零,而其他物种的生长温度则高于50°C。
疾病
在组成属的物种中,有一些会引起动物和人类疾病。同样,许多物种都是引起所谓的软腐病的植物病原体。
应用领域
其他物种可能非常有用,因为已经证明它们可以刺激植物生长并可以用作肥料。它们还可以降解异源生物化合物(不属于活生物体的组成部分)。
在一些可以降解的异源生物中,芳香烃,氯酸盐和硝酸盐脱颖而出。这些特性使某些物种在生物修复程序中非常有用。
染色和呼吸
假单胞菌属革兰氏阴性。它们主要是有氧的,因此氧是呼吸中电子的最终受体。
一些物种可以在厌氧条件下使用硝酸盐作为替代电子受体。在这种情况下,细菌会将硝酸盐还原为分子氮。
ID
所有假单胞菌属物种均为过氧化氢酶阳性。这是将过氧化氢分解成氧气和水的酶。大多数有氧细菌都会产生这种酶。
在该组中,存在正和负氧化酶种类。该酶的存在被认为可用于革兰氏阴性细菌的鉴定。
大多数物种积累葡萄糖多糖作为储备物质。但是,某些基团可能具有聚羟基丁酸酯(PHB),它是碳同化的聚合物产物。
颜料
各种假单胞菌产生的色素被认为具有重要的分类学意义。
其中包括各种类型的吩嗪。这种类型中最常见的是蓝色颜料pyoacine。据信这种颜料有助于增加铜绿假单胞菌在囊性纤维化患者的肺部定植的能力。
其他吩嗪类化合物可产生绿色或橙色色素沉着,这在鉴定某些属时非常有用。
一些假单胞菌的另一种特征性色素是pyoverdin。这些产生淡黄绿色,是所谓的荧光假单胞菌的典型特征。
腐霉菌素具有重要的生理意义,因为它起着铁载体的作用。这意味着它可以捕集不可用的铁并将其溶解为细菌可以使用的化学形式。
系统发育和分类学
假单胞菌由Walter Migula于1894年首次描述。这个名字的词源是虚假的统一。目前,该组中有180种。
该属位于假单胞菌属的假单胞菌科中。类型种是铜绿假单胞菌,是该组中最著名的一种。
原则上用于描述属的特征非常普遍,可以被其他细菌群共享。
后来,更精确的字符开始用于性别的定义。其中包括:DNA中的GC含量,色素沉着和储备物质的类型等。
在20世纪70年代,小组专家Norberto Palleroni与其他研究人员一起进行了核糖体RNA的研究。他们确定了基于rRNA同源性的假单胞菌可以分为五个不同的组。
通过使用更精确的分子技术,可以确定帕勒罗尼建立的II-V组对应于变形杆菌的其他组。目前,只有第一组被认为对应于严格的假单胞菌。
该组中的大多数物种都产生pyoverdin。这种色素的生物合成和分泌方式可以帮助区分物种。
团体中
根据多基因座序列分析,建议将假单胞菌分为五个组:
荧光假单胞菌类:这是非常多样的,并且该物种是腐生的,存在于土壤,水和植物表面。许多物种促进植物生长。
丁香假单胞菌(P.syringae)组:其主要由致植物病的物种组成。超过五十种病原体(具有不同程度的致病性的细菌菌株)被确认。
恶臭假单胞菌(P.putida)组:该组的物种存在于土壤,不同植物的根际和水中。它们具有分解物质的高能力。
Stutzeri组:这些细菌在营养循环中非常重要,并且具有很高的遗传多样性。
铜绿假单胞菌P组:在这一组中,有一些物种占据了各种栖息地,包括人类病原体。
然而,在最近的分子研究中,提出将该属分为由两个至六十多个种组成的十三类。
最大的一组是P。荧光素,包括在生物修复计划中广泛使用的类型物种。在该组中另一个感兴趣的物种是曼氏疟原虫,其生长在南极洲,并且已显示出对抗生素的高度抗性。
形态学
芽孢杆菌是直的到稍弯曲的,宽0.5-1 µm x长1.5 -5 µm。它们不能在低氮培养基中形成和积累聚羟基丁酸酯颗粒。这将它们与其他有氧细菌区分开来。
细胞包膜由细胞质膜,细胞壁和覆盖后者的外膜组成。
细胞壁是革兰氏阴性细菌的典型细胞壁,很薄,由肽聚糖组成。细胞质膜将细胞质与细胞膜的其他成分分开。它由脂质双层形成。
外膜由具有烃链的称为脂多糖的脂质组成。该膜是阻止诸如抗生素之类的分子通过的屏障,而抗生素可能对细胞造成损害。另一方面,它允许细菌起作用所需的营养物质通过。
孔蛋白的存在赋予了外膜让某些物质通过而其他物质不通过的能力。它们是膜的结构蛋白。
鞭毛
鞭毛属通常位于极性位置,尽管在某些情况下可能是亚极性的。在某些斯图谢尔氏菌和其他物种的菌株中观察到了侧鞭毛。
鞭毛的数量具有分类学上的重要性。可能有一个鞭毛(单毛)或几个(多毛)。在同一物种中,鞭毛的数量可能有所不同。
在某些物种中,已观察到存在菌毛(比鞭毛薄且短的蛋白质附件),这对应于细胞质膜的逃逸。
在铜绿假单胞菌中,菌毛宽约6 nm,可伸缩,并充当各种噬菌体(感染细菌的病毒)的受体。菌毛可以促进细菌粘附到其宿主的上皮细胞。
生命周期
与所有细菌一样,假单胞菌物种通过二元裂变繁殖,这是一种无性繁殖。
在二元裂变的第一阶段,细菌进入DNA复制过程。它们具有单个环状染色体,该环状染色体开始被复制酶的活性复制。
复制的染色体朝向细胞的末端,随后产生隔膜,并产生新的细胞壁以形成两个子细胞。
在假单胞菌种中已观察到多种基因重组机制。这保证了无性生殖生物中遗传变异的发生。
这些机制包括转化(外源DNA片段可以进入细菌)。其他包括转导(通过病毒在细菌之间交换DNA)和结合(将DNA从供体细菌转移到受体)。
质粒
质粒是存在于细菌中的小的环状DNA分子。它们与染色体分离,独立复制和传播。
在假单胞菌中,质粒履行各种功能,作为生育力和对各种药剂的抗性的因素。此外,有些还具有降解异常碳源的能力。
质粒可对多种抗生素,例如庆大霉素,链霉素和四环素提供抗性。另一方面,有些对各种化学和物理试剂(例如紫外线)具有抵抗力。
它们还可以帮助防止不同噬菌体的作用。同样,它们对细菌素(细菌产生的毒素抑制相似细菌的生长)具有抵抗力。
栖息地
假单胞菌物种可以在不同的环境中发育。它们已在陆地和水生生态系统中发现。
该属的理想发育温度为28°C,但是嗜热假单胞菌等物种可以在-1°C至45°CP的范围内生长。耐热性能够在55°C的温度下发育。
该属的任何一种都不耐受pH低于4.5。它们可以在含有硝酸铵离子作为氮源的培养基中生长。他们只需要简单的有机化合物作为碳和能量的来源。
在南极洲至少发现了九种假单胞菌。尽管丁香假单胞菌与水循环有关,但存在于雨水,雪和云中。
疾病
假单胞菌物种可以在动植物和人类中引起多种疾病。
动物和人类疾病
通常认为该属的物种具有低毒力,因为它们倾向于腐生。这些是机会性的,并且容易对感染抵抗力低的患者引起疾病。它们通常存在于尿道,呼吸道,伤口和血液中。
对人类影响最大的物种是铜绿假单胞菌。它是一种机会性物种,可攻击遭受严重烧伤或正在进行化学疗法的免疫抑制患者。
铜绿假单胞菌主要侵袭呼吸道。支气管扩张患者(支气管扩张)会产生大量痰液,并可能致命。
业已发现食虫假单胞菌是黑腹果蝇(果蝇)的病原体。它通过食入传播并攻击昆虫肠道的上皮细胞,这可能导致死亡。
P. plecoglossicida被发现为a鱼(Plecoglossus altivelis)的病原体。细菌会引起鱼类的腹水出血(腹膜腔积液)。
植物病害
假单胞菌的植物致病物种是多种疾病的原因。这些会在茎,叶和果实上产生坏死性病变或斑点。它们还会引起胆汁,腐败和血管感染。
丁香假单胞菌群主要在叶面侵袭。例如,在洋葱中,它们可以在叶片的叶子上和鳞茎的腐烂上产生斑点。
在橄榄树(欧洲油橄榄)中,P。savastanoi物种是橄榄树结核的病原体,其特征是肿瘤的形成。这些肿瘤主要在茎,芽上形成,有时在叶,果实和根上形成。它们会导致脱叶,植物尺寸的减小以及后来的死亡。
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