AGROBACTERIUM: ĐẶC ĐIỂM, HÌNH THÁI VÀ BỆNH - SINH HỌC - 2026

Agrobacterium là một chi vi khuẩn Gram âm có khả năng gây bệnh cho thực vật thông qua việc chuyển DNA. Chuyển DNA cho phép sửa đổi cây nhận để cho phép biểu hiện thông tin di truyền của vi khuẩn. Do đó, vi khuẩn thuộc giống này đôi khi được gọi là "kỹ sư di truyền của tự nhiên".

Chi Agrobacterium hiện được coi là không hợp lệ và các loài chứa nó hầu hết đã được chuyển đến chi Rhizobium. Chi sau ban đầu được dựng lên để chứa vi khuẩn nội cộng sinh thực vật. Các vi khuẩn này giúp cố định nitơ bởi các cây liên kết, chủ yếu là cây họ đậu.

Cơ chế truyền thông tin di truyền của vi khuẩn Agrobacterium. Lấy từ commons.wikimedia.org

nét đặc trưng

Chúng không hình thành bào tử, chúng là Gram âm, hiếu khí. Chúng tạo ra phản ứng axit khi có mặt của mannitol. Chúng không tạo ra axit hoặc khí trong môi trường glucose-peptone.

Chúng có khả năng gây ra sự tự tăng sinh của các khối u ở thực vật. Khả năng này là do sự chuyển di truyền của một vùng nhỏ DNA mang trong gen cảm ứng khối u (Ti) hoặc gen cảm ứng gốc (Ri).

Các loài vi khuẩn Agrobacterium xâm nhập qua vết thương, trên ngọn, rễ và thân của nhiều loài giun tròn và một số thực vật hạt trần. Chuyển gen dẫn đến sự biểu hiện ở cây nhận các đặc tính cụ thể của vi khuẩn.

Hình thái học

Vi khuẩn thuộc giống này nhỏ, hình que ngắn (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Chúng di động do có 1-4 roi nằm ở bên. Nếu chúng xuất hiện một trùng roi duy nhất, sự cố định của chúng có thể là bên hoặc cực.

Phân loại học và hệ thống học

Chi Agrobacterium được Conn (1942) đề xuất bao gồm hai loài gây bệnh trước đây được gán cho Phytomonas: A. tumefaciens và A. rhizogenes và một loài không gây bệnh là A. radiobacter.

Sau đó, các loài Agrobacterium rubi, A. vitis và A. larrymoorei đã được bổ sung do khả năng gây bệnh cho cây trồng của chúng.

Các nghiên cứu di truyền của các loài vi khuẩn Agrobacterium khác nhau cho thấy khả năng gây bệnh của A. tumefaciens (sản sinh khối u) hoặc A. rhizogenes (sinh rễ) có thể được chuyển giao giữa các chủng vi khuẩn Agrobacterium hoặc bị mất. Sau đó, người ta đã chỉ ra rằng khả năng tạo ra bệnh tật này đến từ việc chuyển các plasmid.

Các loài Agrobacterium và Rhizobium rất giống nhau. Sự khác biệt mang tính hệ thống duy nhất được ghi nhận giữa các chi này là sự tương tác gây bệnh của chúng, trong trường hợp vi khuẩn Agrobacterium, hoặc cộng sinh (những loài thuộc giống Rhizobium) với thực vật.

Điều này và thực tế là khả năng gây bệnh của vi khuẩn Agrobacterium có thể bị mất hoặc bị chuyển giao, đã khiến nhiều tác giả hợp nhất cả hai chi thành một (Rhizobium).

Bệnh do nó gây ra

Các loài vi khuẩn nông có khả năng gây bệnh cao trên cây trồng. Chúng tạo ra hai loại bệnh chính.

Agrobacterium tumefaciens (hiện nay là Rhizobium radiobacter) tạo ra các khối u hoặc túi mật trên rễ và thân của nhiều loài thực vật hạt trần, một lá mầm và cây hai lá mầm, bao gồm ít nhất 40 loài thương mại.

Trong khi đó, vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes (hiện nay là Rhizobium rhizogenes) gây ra sự phát triển rễ bất thường ở một số cây hai lá mầm (bệnh rễ có lông hoặc rễ có lông).

Bệnh mật ở màng bồ đào. Lấy từ commons.wikimedia.org

Các hình thức lây lan

Sự lây lan của bệnh có thể xảy ra cả qua đất có các chủng gây bệnh và qua sự lây lan của vật liệu bị ô nhiễm. Để các chủng có khả năng sinh bệnh, chúng phải có các plasmid đặc biệt. Những plasmid này được gọi là Ti plasmid (chất cảm ứng khối u) hoặc Ri plasmid (chất cảm ứng sự phát triển của rễ).

Trong quá trình lây nhiễm, một đoạn plasmid Ti hoặc Ri, được gọi là T-DNA (DNA chuyển) được vận chuyển từ vi khuẩn đến cây nhận.

T-DNA của vi khuẩn thâm nhập vào nhân tế bào thực vật và tích hợp với DNA của thực vật. Kết quả là, các tế bào thực vật được biến đổi gen, cho phép biểu hiện thông tin di truyền từ T-DNA của vi khuẩn. Sự biểu hiện của DNA vi khuẩn dẫn đến sự phát triển khối u hoặc tạo rễ bất thường.

Các khối u hoặc túi mật do A. tumefaciens tạo ra trong một số trường hợp không có tác hại đối với thực vật. Trong những trường hợp khác, chúng có thể làm giảm tốc độ tăng trưởng và thậm chí làm chết cây bị nhiễm bệnh.

Bệnh này đã phổ biến trong những năm gần đây do việc trao đổi và thương mại hóa thực vật với bệnh nhưng không có dấu hiệu rõ ràng của nó.

Ảnh hưởng của bệnh rễ lông trên cây bị nhiễm bệnh còn chưa được hiểu rõ. Một số tác giả đã chỉ ra rằng sự hình thành rễ phụ do A. rhizogenes gây ra có thể có tác dụng hữu ích đối với cây bị nhiễm bệnh.

Sự đối xử

Điều trị bệnh mang cần được phòng ngừa. Trong trường hợp bị nhiễm trùng, sự phát triển của bệnh đôi khi sẽ tiến triển bất kể sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh.

Việc áp dụng các sản phẩm kháng khuẩn làm từ đồng và chất tẩy trắng có thể làm giảm quần thể A. tumefaciens trên bề mặt thực vật. Một cơ chế điều trị dự phòng khác là áp dụng các chủng vi khuẩn không gây bệnh cạnh tranh với các chủng gây bệnh.

Các hóa chất gốc creosote, dung dịch gốc đồng và chất oxy hóa mạnh có thể được sử dụng để điều trị bệnh túi mật.

Do không có bằng chứng về tác hại của bệnh sâu lông trên cây bị nhiễm bệnh nên không có thuốc điều trị đặc hiệu.

Khả năng gây bệnh ở người

Mặc dù vi khuẩn Agrobacterium được biết chủ yếu là gây bệnh cho thực vật, nhưng cuối cùng nó có thể ảnh hưởng đến con người. Ở người, nó được coi là một sinh vật gây ô nhiễm hoặc có khả năng sinh bệnh thấp.

Tuy nhiên, A. tumefaciens có thể gây nhiễm trùng bệnh viện ở những bệnh nhân có hệ miễn dịch suy yếu. Trong số các bệnh do vi khuẩn này gây ra có nhiễm trùng liên quan đến ống thông tĩnh mạch trung tâm, viêm phúc mạc, nhiễm trùng máu, viêm màng trong tim, viêm túi mật và nhiễm trùng đường tiết niệu.

Agrobacterium có thể đề kháng với nhiều loại kháng sinh bao gồm cotrimoxazole và tetracycline. Liệu pháp thành công duy nhất cho đến nay là cefotaxime để điều trị viêm túi mật.

Khả năng chuyển gen vào thực vật và nấm của vi khuẩn Agrobacterium đã được sử dụng như một công cụ trong kỹ thuật di truyền để thực hiện các cải tiến di truyền ở thực vật.

Tuy nhiên, khả năng biến đổi sinh vật ký chủ này không bị hạn chế đối với thực vật. Nhiều sinh vật nhân thực khác và thậm chí cả sinh vật nhân sơ có thể được thao tác trong điều kiện phòng thí nghiệm để được biến đổi gen bằng vi khuẩn Agrobacterium.

Nhiều loài nấm men và nấm đã được biến đổi trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng vi khuẩn Agrobacterium. Các nhà nghiên cứu cũng đã thành công trong việc biến đổi tảo, tế bào động vật có vú và vi khuẩn Gram dương Streptomyces lividans.

Người giới thiệu

1. Vi khuẩn nông. Trên Wikipedia. Truy cập ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: Từ Sinh học đến Công nghệ Sinh học. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Một trường hợp nhiễm trùng huyết do vi khuẩn Agrobacterium radiobacter. Tạp chí Nhiễm trùng.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Nhiễm khuẩn Agrobacterium ở người: trải nghiệm tại một bệnh viện và đánh giá. Bệnh truyền nhiễm lâm sàng.
5. A. Ziemienowicz (2001). Cuộc phiêu lưu của vi khuẩn Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Biên tập: "Sinh học vi khuẩn Agrobacterium và ứng dụng của nó trong sản xuất cây trồng chuyển gen" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: kỹ sư di truyền của tự nhiên. Biên giới trong Khoa học Thực vật.