Xanthomonas campestris beskrivelse, kulturmedium og patofysiologier



Xanthomonas campestris er en art af proteobakterier (klasse: Gamma Proteobacteria, orden: Xanthomonadales, familie: Xanthomonadaceae) phytopathogenic, der påvirker vigtige afgrøder.

X. campestris Den præsenterer en epifytisk fase på planten, hvor den ikke skader den. Denne fase er før infektion, det genereres ved proliferation af bakterier på grund af gunstige miljømæssige variationer. Infektionen af ​​denne art ellerCasiona en række symptomer i den inficerede plante, der eventuelt kan degenerere i hans død.

X. campestris Det er også velkendt for fremstilling af biopolymeren xanthan eller xanthangummi, et polysaccharid der udskiller mediet (exopolysaccharid) og øger viskositeten af ​​vandige opløsninger.

Xanthan-exopolysaccharid var den første bioprodukt af kommerciel betydning frembragt ved fermenteringsprocesser af majsstivelse. I øjeblikket fremstilles det i store mængder og har mange anvendelser på grund af dets egenskaber som fortykningsmiddel og emulgator. Xanthan anvendes blandt andet i fødevareindustrien, farmaceutisk, kosmetisk, landbrugsmæssig, olie.

indeks

  • 1 Beskrivelse
    • 1.1 Interaktion med planten
    • 1.2 Xantano
  • 2 Isolering af X. campestris fra plantevæv
  • 3 kulturmedier
    • 3.1 Milk Tween (MT)
    • 3,2 King B
    • 3,3 PYM
    • 3,4 YMM
    • 3.5 Inkubationsbetingelser
    • 3.6 Produktion af xanthan
    • 3.7 Påvisning af metabolisk aktivitet
  • 4 patofysiologi
  • 5 referencer

beskrivelse

Xanthomonas campestris Det er en gram-negativ bacillus, obligatorisk aerob og fakultativ saprofyt. Den er mobil, mellem 0,2 og 0,6 μm bred og mellem 0,8 og 2,9 μm lang. Det kan fremstå som en ensom person eller danne filamenter omgivet af xanthan, det exopolysaccharid, de producerer.

Xanthan favoriserer dannelsen af ​​biofilmer af X. campestris og også udøver en beskyttende virkning af de samfund etableret i denne struktur, at forekomme pludselige ændringer i temperatur, pH, ultraviolet stråling, osmotisk mærket variationer og / eller reduceret fugt.

Interaktion med planten

Denne art har flere mekanismer til at undvige forsvarsresponserne fra de planter, den inficerer. Den første barriere for planten til en bakteriel infektion er cellevæggen og overfladestofferne med antimikrobiel aktivitet.

X. campestris Du kan inficere planten gennem spalteåbningerne blad- (porer hvor gasudveksling opstår med atmosfæren), dets hydathodes (en type stomi som udstråler overskydende vand), eller sår til stede.

Generelt lukker planter deres stomata, når de angribes af mikroorganismer. dog, X. campestris producerer en virulensfaktor, der forhindrer lukning af stomata, hvilket begunstiger indgangen af ​​flere bakterier fra det ydre miljø.

Når bakterierne findes inden i planten, forhindrer de transport af vand, for at hindre vaskulære væv. Resultatet er bladets nekrose og forvirringen af ​​de inficerede dele.

også, X. campestris producerer en forbindelse kaldet neutral cyklisk glucanβ- (1,2), der forhindrer ekspression af forsvarsgener i planten. Disse forbindelser kan associeres med det bakterielle periplasmatiske rum eller kan udskilles til det ekstracellulære medium, hvilket favoriserer bakteriens mobilitet, dets virulens og dannelsen af ​​biofilmer.. 

xanthan

Xanthan produceret af Xanthomonas Det virker som en virulensfaktor, undertrykker immunresponset af den inficerede plante og øger bakteriens infektionskapacitet.

Xanthan er et polysaccharid bestående af enheder af 5 sukkerarter, der gentages (2 glucose, 2 mannose og 1 glucuronsyre) og polymerisere.

Syntese af xanthan afhænger af en operon kaldet klyngegummi (et sæt gener, der udgør en funktionel enhed), som præsenterer 12 gener, som er under kontrol af en enkelt promotorregion.

Isolering af X. campestris fra plantevæv

X. campestris pv. campestris det kan isoleres fra bladvævet, der præsenterer pletter i form af "V" eller beskadiget vaskulært væv eller plantens hals, det vil sige om plantens skadede arealer.

For at opnå stammer af X. campestris, det skadede område (blad pletter eller frugter eller cankers) er valgt som vist. Hvis ikke observeret skade plante samples væv mere modtagelige for skader, og analyseret ved dyrkningsmedier og ved teknikken med polymerasekædereaktion (PCR).

Kulturmedier

Blandt de anvendte kulturmedier er følgende:

Melk Tween (MT)

Til initial isolering af mikroorganismer fra plantevævsprøver kan mediet påføres Melk Tween (MT):

10 ml skummetmælk, 0,25 g CaCl2, 10g proteosepepton nr 3, 15 g Bacto-agar af 0,5 g tyrosin, 10 ml Tween 80, 80 mg cephalexin (i 2 ml NaOH 4%), 200 g cycloheximid (i 2 ml methanol 75%), 100 mg vancomycin (i 1 ml destilleret vand).

Opløsningerne af skummetmælk, cephalexin, cycloheximid og vancomycin bør steriliseres ved filtrering og tilsættes til mediet ved 50 ° C.

Kong B

Efter at have tilladt bakteriekolonier at vokse i TM, kan de mest lignende dem overføres til X. campestris (kolonier med gul pigmentering ved 72 og 120 timers kultur) i medium Kong B:

20 g proteasepepton nr. 3, 20 g agaragar, K2HPO4 1,5 g, MgSO4x / H2O 1,5 g, 10 ml glycerol, 700 destilleret vand.

Mediet bør opvarmes til 80 ° C ved omrystning, måling med destilleret vand til 1 liter og homogenisering, og pH-værdien skal indstilles til 7,2. Steriliser ved 121 ° C i 15 minutter.

Det rige kulturmedium er også blevet brugt PYM eller YMM i dyrkningen af X. campestris.

PYM

At forberede PYM, For hver 1000 ml af det samlede volumen skal du tilføje: 10 gram glucose, 5 gram peptonekstrakt, 3 gram maltekstrakt og 3 gram gær.

Hvis det ønskes at dyrke i fast medium i petriskåle, skal der også tilsættes 15 g agar til blandingen.

YMM

At forberede mediet YMM, du har brug for pr. 1000 ml af det totale volumen: 10 g glucose, 1 ml MgSO-opløsning4: 7H2O (10 g / 1), 1 ml af en CaCl-opløsning2 (22 g / l), 1 ml af en K-opløsning2HPO4 (22 g / l), 1 ml af en FeCl-opløsning3 i 0,1 M HCI (2 g / l), casaminosyrer 0,3% m / v (aminosyrer fra caseinhydrolysen) og 11% v / v natriumglutamatopløsning.

Inkubationsbetingelser

Inkubationsbetingelserne for bakteriestammerne fra X. campestris skal være 27 eller 28 ° C, og i tilfælde af flydende dyrkningsmedier skal kontinuerlig omrøring opretholdes ved 200 omdrejninger pr. minut (omdr./min).

Fremstilling af xanthan

Hvis produktionen af ​​xanthan i en fermenteringsproces ønskes, skal glucose, saccharose eller majssirup (mellem 20 og 40 g / l), blandt andre næringsstoffer, der tilvejebringer nitrogen, leveres som en carbonkilde..

Påvisning af metabolisk aktivitet

At opdage tilstedeværelsen af X. campestris levedygtige i plantevæv, anbefaler nogle forskere at måle metabolisk aktivitet i stedet for mikrobiell vækst i laboratoriekulturen.

Måling af metabolisk aktivitet er udført ved anvendelse af en levedygtighedsindikator gennem elektrontransportsystemet. Denne forbindelse kaldes tetrazolium, og dets salte accepterer elektroner fra hydrogen, der genererer formazan, et stof, der er uopløseligt i vand. Udseendet i midten af ​​formazan er således en indikator for cellulær metabolisk aktivitet.

Et af midlerne til dyrkning af X. campestris For at udføre denne levedygtighedstest indeholder den tetrazoliumchlorid (TTC), tetrazoliumtriphenylchlorid og andre tilsætningsstoffer, såsom natriumchlorid og sukkerarter. Det er et medium med følgende stoffer til 500 ml total volumen: 5 g pepton, 0,5 g hydrolyseret casein, 2,5 g glucose og 8,5 g agar.

physiopathologies

Bakterien X. campestris Det er årsagsagenten for mange sygdomme, der påvirker blade af prydplanter (f.eks Anthurium andreanum) og almindelig bønne (Phaseolus vulgaris L.). De påvirker også frugten af ​​stenfrugt, såsom mandel, nektarin, kirsebær, fersken, abrikos, blomme, blandt andre.

X. campestris Det er kendt at påvirke familien Brassicaceae eller kruciferer, der er blandt de 10 farligste fytopatogene arter til landbrugsaktivitet, især i troperne.

For eksempel, X. campestris producerer sygdommen af ​​sort rot i blomkål (Brassica oleracea), broccoli (B. napus), Kinesisk kål (B. pekinensis), næb (B. rapa), sennep (B. nigra), radise (Rhaphanus sativus) og kål (B. fruticulosa).

Symptomerne det producerer X. campestris de forekommer oprindeligt i blade og kan så vises på frugterne og grene. De involverer uregelmæssige og kantede gullige blade pletter (fra 1 til 5 mm i diameter) begrænset af ribben, der til sidst bliver nekrotiske.

Foliarforbrændinger er også til stede; pletter på frugterne; vaskulær vilje og udseende af klorotiske eller nekrotiske læsioner i form af "V".

Pletterne vises på bladkanterne og omgiver centralnerven. Tabetablet i planten kan forekomme. I frugterne forekommer grønne pletter, der er nekrotiske, også i stand til at knække dem. Cankers kan også være til stede.

referencer

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Biofilmspredning i Xanthomonas campestris styres af cellecelle signalering og er nødvendig for fuld virulens til planter. Forsøg af National Academy of Sciences, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. og Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Springer Holland. s. 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. og Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthan produktion af Xanthomonas campestris i batch kulturer. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10,1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Gennemgang af xanthangummiproduktion fra umodificerede stivelser af Xanthomonas campestris Enzym og Microbial Technology, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. og Globig, S. (2011). Fytopatologi i planter. Apple Academic Press. s. 334.