Agrobacterium tumefaciens là một loại vi khuẩn phytopathogenic thuộc bộ Rhizobiales. Đặc điểm quan trọng nhất của vi khuẩn này là nó đưa một phần DNA của nó vào tế bào thực vật và biến đổi chúng từ tế bào bình thường thành tế bào khối u trong thời gian ngắn, gây ra hiện tượng bí mật.
Vi khuẩn này là một loại trực khuẩn gram âm, hình thành các khuẩn lạc màu trắng hoặc hơi vàng và tạo ra một polysaccharide nhầy trong môi trường nuôi cấy có carbohydrate. Nó bị trùng roi phúc mạc thay thế, sống trong đất và lây nhiễm các tế bào thực vật qua vết thương.
Tế bào vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens bắt đầu xâm nhiễm vào rễ. Nguồn: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
Các triệu chứng do vi khuẩn Agrobacterium gây ra trên vật chủ của nó không phải do loài gây bệnh, mà là do loại plasmid (đoạn DNA tròn) mà chúng có. Theo đó, vi khuẩn có chứa Ti plasmid là tác nhân gây ra các khối u tạo ra mật mã, và vi khuẩn chứa plasmid Ri gây ra sự hình thành của rễ lông.
Loài vi khuẩn này cùng với một số loại vi rút là vật trung gian di truyền để biến đổi các loài thực vật, đã mở ra một kỷ nguyên trồng cây chuyển gen có tiềm năng năng suất cao. Hơn nữa, việc nghiên cứu về mật mã được tạo ra bởi vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens đã đóng góp một phần quan trọng trong các ứng dụng của nuôi cấy mô thực vật in vitro.
Hiện nay, các nhà công nghệ sinh học cũng sử dụng vi khuẩn này để biến đổi các sinh vật khác như côn trùng và chuyển gen giữa các cây có liên quan và không liên quan.
Loài: Rhizobium radiobacter (Beijerinck và van Delden, 1902) Young và cộng sự, 2001 (tên hợp lệ)
Một số từ đồng nghĩa là Agrobacterium radiobacter (Beijerinck và van Delden, 1902) Conn, 1942, và Agrobacterium tumefaciens (Smith và Townsend, 1907) Conn, 1942.
Hình thái học
Agrobacterium tumefaciens là một loại vi khuẩn hình trực khuẩn có trùng roi bên rải rác và phát triển thành các khuẩn lạc màu trắng và đôi khi hơi vàng trong môi trường nuôi cấy.
Hình dạng trực khuẩn của vi khuẩn cho thấy bề ngoài của nó là hình que. Kích thước của A. tumefaciens dài 0,8 μm x rộng 1,5 đến 3 μm.
Vi khuẩn thuộc họ Rhizobiaceae là vi khuẩn gram âm có từ 1 đến 6 trùng roi. Cụ thể, A. tumefaciens di chuyển qua 1 hoặc 4 roi phúc mạc. Trong trường hợp có một trùng roi, nó là bên và không phân cực.
Đối với sự phát triển của nó trong môi trường nuôi cấy, nếu môi trường có chứa nguồn carbohydrate, vi khuẩn tạo ra một chất nhầy dạng polysaccharide dồi dào, tương tự như chất nhầy do họ hàng của nó, vi khuẩn rhizobial tạo ra. Khuẩn lạc nhìn chung có bề ngoài nhẵn.
Bệnh tật
Crown gall
Bệnh này được tạo ra ở hơn một trăm cây bị nhiễm bệnh, trong đó một khối u hoặc mật hình thành trong các cấu trúc như rễ, cuống lá và thân.
Các khối u phát triển sau khi vi khuẩn xâm nhập vào vết thương mới tạo trên vật chủ nhạy cảm.
Một khi vi khuẩn nhận ra vết thương và ngược lại, các tế bào gần vết thương nhất bắt đầu phân chia. Agrobacterium liên kết với thành tế bào của vật chủ, nhưng không xâm nhập vào tế bào của chúng.
Mật mã được tạo ra bởi vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens tại một số điểm có thể khiến thân cây bị rụng. Nguồn: jacilluch
Hai hoặc ba ngày sau khi lây nhiễm, sự điều hòa xảy ra trong các tế bào thực vật khiến chúng nhạy cảm với một đoạn DNA của plasmid vi khuẩn, được gọi là Ti DNA, vì nó là một trình tự gây ra khối u.
Đoạn DNA vi khuẩn này tích hợp với DNA nhân của tế bào thực vật chủ và gây ra sự biến đổi tế bào thực vật từ bình thường thành tế bào khối u.
Các tế bào được biến đổi sau đó phân chia và phát triển không kiểm soát được độc lập với vi khuẩn và thực vật.
Mật được hình thành trong thân hoặc rễ cây, làm cho các tế bào kéo dài ở gần xylem hoặc xung quanh nó, tạo ra áp lực lên các mạch xylem và chúng bị nén và trật ra, trở nên kém hiệu quả hơn khi vận chuyển nước bên trong cây.
Khi bắt đầu bệnh, các khối u gần như hình cầu, màu trắng và mềm. Lúc đầu, chúng có thể bị nhầm lẫn với một sản phẩm chai sạn của vết thương. Sau đó, các mô sẫm màu do tế bào ngoại vi chết và thối rữa.
Một số khối u có thể là gỗ, và một số khối u khác có thể xốp. Kích thước của nó có thể lên đến 30 cm.
Rễ lông
Đây là một căn bệnh do các loài Agrobacterium tumefaciens và Agrobacterium rhizogenes tương đối gây ra. Cả hai plasmid Ri đều có mặt và gây ra sự hình thành rễ lông ở vật chủ của chúng, biểu hiện kiểu hình rất đặc biệt trong rễ của cây bị nhiễm bệnh.
Rễ phát triển nhiều và trông giống như tóc hoặc chân răng có nhiều lông. Điều này xảy ra khi DNA của vi khuẩn được tích hợp vào DNA thực vật, và quá trình tổng hợp axit indole acetic được kích thích, thúc đẩy sự phân biệt từ rễ bình thường sang rễ có lông.
Kiểm soát sinh học
Mật mã do vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens gây ra có thể được kiểm soát sinh học bởi một loại vi khuẩn cùng chi (Agrobacterium radiobacter), không gây bệnh.
Đối với biện pháp kiểm soát sinh học này, hạt giống, cây con và hom cây được xử lý bằng huyền phù của chủng vi khuẩn A. radiobacter K84, nhờ vào việc sản xuất ra một loại vi khuẩn được gọi là agrocin 84, có chức năng như một chất kháng sinh chống lại vi khuẩn liên quan đến phân loại.
Chất này ức chế chọn lọc các vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào bề mặt của các mô thực vật được ngâm tẩm với các vi khuẩn không gây bệnh. Tuy nhiên, người ta đã biết rằng ở một số quốc gia, có các chủng A. tumefaciens kháng agrocin 84.
Kiểm soát hóa chất
Trong trường hợp quả anh đào dễ bị nhiễm A. tumefaciens, nó thường được điều trị phòng ngừa bằng dichlone (dichloro naphthoquinone).
Ti plasmid từ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens là một đoạn DNA vi khuẩn hữu ích trong kỹ thuật di truyền. Nguồn: Ti plasmid.svg: Tác phẩm cải tiến Mouagip: Miguelferig
Người giới thiệu
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, et al. 2015. Phân loại Cấp độ Cao hơn của Tất cả Sinh vật Sống. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Bệnh học thực vật. Lần thứ 5 xuất bản. Nhà xuất bản Elsevier. Nước Mỹ. 922 tr.
- Danh mục cuộc sống: Danh sách kiểm tra hàng năm 2019. Chi tiết về loài: Rhizobium radiobacter (Beijerinck và van Delden, 1902) Young et al., 2001. Lấy từ: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Những thay đổi trong cấu hình peroxidase và polypeptide ở Nicotiana tabacum L. được biến nạp với vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes. Khoa học Nông thôn, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Phytopathology. 1994. Phytopathology. Cao đẳng sau đại học, UTEHA Noriega Editores. 384 tr.