黄单胞菌(Xanthomonas campestris)是影响重要农作物的致病菌,是一种细菌致病菌(类别:伽玛变形杆菌,订购:Xantomonadales,家族:Xanthomonadaceae)。
喜树油菜(X. campestris)在植物上呈现附生相,不会对其造成伤害。这个阶段是在感染之前,当细菌由于有利的环境变化而增殖时产生。该物种的感染会在受感染的植物中引起多种症状,最终可能退化为死亡。
图1.喜树油杆菌感染引起的症状。资料来源:作者Ninjatacoshell,维基共享资源。
众所周知,油菜枯萎菌(X.campestris)用于产生生物聚合物黄原胶或黄原胶,黄原胶是一种排泄到培养基中的多糖(外多糖)并增加水溶液的粘度。
胞外多糖黄原胶是玉米淀粉发酵过程中产生的第一种商业上重要的副产物。由于其作为增稠剂和乳化剂的特性,目前大量生产并具有许多应用。黄原胶用于食品,制药,化妆品,农业和石油等行业。
描述
Xanthomonas campestris是革兰氏阴性,专性好氧兼性腐生杆。它是可移动的,宽度在0.2至0.6 µm之间,长度在0.8至2.9 µm之间。它可以是单独的个体,也可以是形成的细丝,被黄原胶(它们产生的胞外多糖)包围。
当温度,pH,紫外线辐射,明显的渗透变化和/或湿度降低突然发生时,黄原胶有利于樟脑线虫生物膜的形成,并且对建立在该结构中的群落发挥保护作用。
与植物的相互作用
这个物种有几种机制可以逃避其感染植物的防御反应。植物抵抗细菌感染的第一个障碍是具有抗菌活性的细胞壁和表面物质。
喜树油菜可以通过其叶片气孔(与环境进行气体交换的孔),其绣球(一种多余的水通过其中的造口)或现有的伤口感染植物。
当受到微生物侵袭时,植物通常会关闭其气孔。但是,油菜X. campestris产生的毒力因子可阻止气孔闭合,从而有利于更多细菌从外部环境进入植物。
当细菌在植物内部时,它们会阻塞血管组织,从而阻止水的运输。结果是叶片坏死和感染部位萎。
此外,喜树油菜还产生了一种称为中性环状β-(1,2)葡聚糖的化合物,可阻止植物防御基因的表达。这些化合物可以与细菌的周质空间相关,也可以被排泄到细胞外环境,有利于细菌的迁移,其毒力和生物膜的形成。
黄原
由黄单胞菌产生的黄原胶作为一种毒力因子,抑制了被感染植物的免疫反应并增加了细菌的感染能力。
黄原胶是由5个糖单元(重复2个葡萄糖,2个甘露糖和1个葡萄糖醛酸)并聚合而成的多糖。
黄原胶的合成取决于一个称为簇胶的操纵子,簇胶(组成功能单元的一组基因)具有12个受单个启动子区域控制的基因。
隔离
X.campestris pv。可以从具有“ V”形斑点的叶组织,受损的维管组织或植物的颈部,即从植物的受损区域中分离出樟脑。
为了获得野油菜的菌株,选择受伤区域作为样本(叶或果斑或溃疡病)。如果在植物中未观察到伤害,则将最容易受到伤害的组织作为样本,并通过培养基和聚合酶链反应(PCR)技术对其进行分析。
文化传媒
以下是使用的培养基:
牛奶吐温
为了从植物组织样本中初步分离出微生物,可以使用牛奶吐温(MT)培养基:
将10ml脱脂牛奶,0.25mmol克CaCl的2,10g的3号胨蛋白酶,15g的细菌用琼脂,0.5g的酪氨酸,10毫升吐温80,80毫克头孢氨苄(在2ml的NaOH中的4%),200 g环己酰亚胺(在2 ml的75%甲醇中),100 mg万古霉素(在1 ml蒸馏水中)。
脱脂牛奶,头孢氨苄,环己酰亚胺和万古霉素溶液必须经过过滤灭菌,并在50°C下添加到培养基中。
国王的B
使细菌菌落在MT中生长后,可以将最类似于喜树油菜(培养72和120小时的黄色色素沉着菌落)的菌落转移到King's B培养基中:
20 g 3号蛋白protease蛋白酶,20 g琼脂,K 2 HPO 4 1.5 g,MgSO 4 x / H 2 O 1.5 g,10 ml甘油,700蒸馏水。
将介质在搅拌下加热至80°C,用蒸馏水补足至1 L并匀浆,并将pH值调节至7.2。在121°C消毒15分钟。
丰富的培养基PYM或YMM也已被用于野油菜的培养。
图2.黄单胞菌在固体培养基中的培养。来源:Jarober3,通过Wikimedia Commons
PYM
要制备PYM,对于每1000 ml的总体积,添加:10 g葡萄糖,5 g蛋白ept提取物,3 g麦芽提取物和3 g酵母。
如果要在培养皿中的固体培养基中生长,则还应将15 g琼脂添加到混合物中。
mm
要准备YMM培养基,每1000毫升总体积需要:10克葡萄糖,1毫升MgSO 4:7H 2 O 溶液(10克/升),1毫升CaCl 2溶液(22克/升) ),1 ml的K 2 HPO 4溶液(22 g / L),1 ml的FeCl 3溶液在0.1 M HCl(2 g / L)中,0.3%m / v酪蛋白氨基酸(来自酪蛋白水解)和11%v / v的谷氨酸钠溶液。
孵化条件
野油杆菌的细菌菌株的培养条件应为27或28°C,在液体培养基的情况下,应将连续搅拌保持在每分钟200转(rpm)。
黄原生产
如果需要在发酵过程中生产黄原胶,则必须提供葡萄糖,蔗糖或玉米糖浆(20至40 g / L)以及其他提供氮的养分作为碳源。
检测代谢活动
为了检测植物组织中是否存在有活力的樟脑菌,一些研究人员建议测量代谢活性,而不是实验室培养中的微生物生长。
代谢活性的测量已通过电子传输系统使用活力指示器进行。这种化合物称为四唑鎓,其盐从氢中接受电子,生成甲maz(一种不溶于水的物质)。因此,在甲maz中间出现是细胞代谢活性的指标。
进行该存活力测试的樟脑草的一种培养基包含氯化四唑(TTC),三苯基氯化四唑和其他添加剂,例如氯化钠和糖。它是一种具有以下物质的介质,总体积为500 ml:5 g ept,0.5 g水解酪蛋白,2.5 g葡萄糖和8.5 g琼脂。
病理生理学
Campestris细菌是影响观赏植物(如安祖花和reanum)和普通豆(Phaseolus vulgaris L.)叶片的多种疾病的病因。它们还会影响核果的果实,例如杏仁,油桃,樱桃,桃,杏,李子等。
众所周知,campestris X.会影响十字花科或十字花科,是对农业活动(特别是在热带地区)最危险的10种植物致病物种之一。
例如,油菜X. Campestris引起花椰菜(Brassica oleracea),西兰花(B. napus),大白菜(B. pekinensis),萝卜(B. rapa),芥菜(B)的黑腐病。老黑),萝卜(Rhaphanus sativus)和白菜(B. fruticulosa)。
图3.受喜树X. campestris影响的叶子。资料来源:David B. Langston,通过Wikimedia Commons
樟脑藤杆菌产生的症状最初出现在叶子上,然后可能出现在果实和树枝上。它们包括不规则和有角度的淡黄色叶斑(直径1至5毫米),这些叶斑最终被坏死的脉所限制。
还会发生叶面灼伤;水果上的斑点;呈“ V”形的萎和褪绿或坏死病灶的出现。
这些斑点出现在叶片边缘并围绕其中脉。叶片损失可能会在植物上发生。坏死的果实上出现绿点,也可能使它们破裂。溃疡病也可能发生。
参考文献
- Dow,JM,Crossman,L.,Findlay,K.,He,Y.-Q.,Feng,J.-X.,&Tang,J.-L.(2003)。生物膜在野油菜黄单胞菌中的扩散受细胞信号传导的控制,对植物具有完全的毒力是必需的。美国国家科学院院刊,100(19),10995-11000。doi:10.1073 / pnas.1833360100
- Hayward,AC,Swings,JG和Civerolo,EL(1993)。黄单胞菌。施普林格荷兰。第407页。
- Papagianni,M.,Psomas,S.,Batsilas,L.,Paras,S.,Kyriakidis,D.和Liakopoulou-Kyriakides,M.(2001)。Xanthomonas campestris在分批培养中生产黄原胶。过程生物化学,37(1),73-80。doi:10.1016 / s0032-9592(01)00174-1
- Rosalam,S.,和England,R.(2006)。Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology综述未改性淀粉中的黄原胶生产,第39卷第2期,第197-207页。doi:10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
- Stewart,P.和Globig,S.(2011)。植物的植物病理学。苹果学术出版社。第334页。