Xanthomonas campestris beschrijving, kweekmedium en pathofysiologieën

Xanthomonas campestris is een soort van proteobacteriën (klasse: Gamma Proteobacteria, volgorde: Xanthomonadales, familie: Xanthomonadaceae) fytopathogeen dat belangrijke gewassen aantast.

X. campestris Het presenteert een epifytische fase op de plant waarin deze het niet schaadt. Deze fase is voorafgaand aan infectie, het wordt gegenereerd door de proliferatie van bacteriën als gevolg van gunstige omgevingsvariaties. De infectie door deze soort ofCasiona heeft een verscheidenheid aan symptomen in de geïnfecteerde plant die uiteindelijk kan degenereren in zijn dood.

X. campestris Het is ook welbekend voor het produceren van het biopolymeer xanthan of xanthaangom, een polysaccharide die het medium (exopolysaccharide) afscheidt en de viscositeit van waterige oplossingen verhoogt.

Xanthaan-exopolysaccharide was het eerste bioproduct van commercieel belang gegenereerd door fermentatieprocessen van maïszetmeel. Momenteel wordt het in grote hoeveelheden geproduceerd en heeft het vele toepassingen vanwege zijn eigenschappen als verdikkingsmiddel en emulgator. Xanthan wordt gebruikt in de voedingsindustrie, farmaceutische, cosmetische, agrarische, olie, onder anderen.

index

• 1 Beschrijving
  • 1.1 Interactie met de plant
  • 1.2 Xantano
• 2 Isolatie van X. campestris uit plantenweefsel
• 3 Cultuurmedia
  • 3.1 Milk Tween (MT)
  • 3.2 Koning B
  • 3.3 PYM
  • 3,4 YMM
  • 3.5 Incubatieomstandigheden
  • 3.6 Productie van xanthaan
  • 3.7 Detectie van metabole activiteit
• 4 Pathofysiologie
• 5 Referenties

beschrijving

Xanthomonas campestris Het is een gramnegatieve bacillus, obligaat aërobe en facultatieve saprofyt. Het is mobiel, tussen 0,2 en 0,6 μm breed en tussen 0,8 en 2,9 μm lang. Het kan verschijnen als een solitair individu of filamenten vormen, omgeven door xanthaan, het exopolysaccharide dat ze produceren.

Xanthan is voorstander van de vorming van biofilms van X. campestris en oefent een beschermende werking van de in deze structuur ingesteld, plotselinge veranderingen in temperatuur, pH, ultraviolette straling optreden gemeenschappen, osmotische aanzienlijke verschillen en / of verminderde vochtigheid.

Interactie met de plant

Deze soort heeft verschillende mechanismen om de afweerreacties van de planten die het infecteert te omzeilen. De eerste barrière van de plant tegen een bacteriële infectie is de celwand en oppervlaktestoffen met antimicrobiële activiteit.

X. campestris U kunt de plant infecteren via hun stomata blad (poriën waarbij gasuitwisseling plaatsvindt met de atmosfeer), de waterporie (een type stoma waarvoor uitstraalt overtollig water), of wonden onderhavige.

Over het algemeen sluiten planten hun huidmondjes af wanneer ze worden aangevallen door micro-organismen. echter, X. campestris produceert een virulentiefactor die de sluiting van huidmondjes voorkomt, waardoor de invoer van meer bacteriën uit de externe omgeving wordt bevorderd.

Wanneer de bacteriën in de plant worden aangetroffen, voorkomen ze het transport van water, voor het belemmeren van de vaatweefsels. Het resultaat is de necrose van de bladeren en het verwelken van de geïnfecteerde delen.

ook, X. campestris produceert een verbinding genaamd neutraal cyclisch glucaan β- (1,2) die de expressie van afweergenen in de plant voorkomt. Deze verbindingen kunnen worden geassocieerd met de bacteriële periplasmische ruimte of kunnen worden uitgescheiden naar het extracellulaire medium, waardoor de mobiliteit van de bacteriën, de virulentie ervan en de vorming van biofilms worden bevorderd.. 

xanthan

De xanthan geproduceerd door de Xanthomonas Het werkt als een virulentiefactor, onderdrukt de immuunrespons van de geïnfecteerde plant en verhoogt de infectiecapaciteit van de bacterie.

Xanthan is een polysaccharide bestaande uit eenheden van 5 suikers die worden herhaald (2 glucose, 2 mannose en 1 glucuronzuur) en polymeriseren.

De synthese van xanthaan hangt af van een operon genaamd clusterkom (een set genen die een functionele eenheid vormen), die 12 genen presenteert die onder de controle staan ​​van een enkele promotorregio.

Isolatie van X. campestris van plantenweefsel

X. campestris pv. campestris het kan worden geïsoleerd van het bladweefsel dat vlekken in de vorm van "V" of beschadigd vaatweefsel of de nek van de plant vertoont, dat wil zeggen van de gewonde delen van de plant.

Om stammen van te verkrijgen X. campestris, het is geselecteerd omdat het de gewonde zone (bladvlekken of fruit of kanker) toont. Als de laesie niet wordt waargenomen in de plant, wordt het weefsel dat het meest vatbaar is voor beschadiging genomen als een monster en geanalyseerd door kweekmedia en door de polymerasekettingreactie (PCR) -techniek..

Cultuur media

Onder de gebruikte kweekmedia zijn de volgende:

Melk Tween (MT)

Voor initiële isolatie van micro-organismen uit plantenweefselmonsters, kan het medium worden toegepast Melk Tween (MT):

10 ml magere melk, 0,25 g CaCl₂, 10 g proteosepepton No. 3, 15 g Bacto agar van 0,5 g tyrosine, 10 ml Tween 80, 80 mg cefalexine (in 2 ml NaOH 4%), 200 g cycloheximide (in 2 ml methanol 75%), 100 mg vancomycine (in 1 ml gedistilleerd water).

De oplossingen van magere melk, cefalexine, cycloheximide en vancomycine moeten worden gesteriliseerd door filtratie en toegevoegd aan het medium bij 50 ° C.

Koning B

Nadat bacteriegolonies in het TM zijn gegroeid, kunnen de meest vergelijkbare worden doorgegeven X. campestris (kolonies van gele pigmentatie bij 72 en 120 uur kweken) in medium Koning B:

20 g protease-pepton nr. 3, 20 g agar-agar, K₂HPO₄ 1,5 g, MgS04₄x / H₂O 1,5 g, 10 ml glycerol, 700 gedestilleerd water.

Het medium moet worden verwarmd tot 80 ° C door schudden, peilen met gedestilleerd water tot 1 L en homogeniseren, en de pH moet worden aangepast tot 7,2. Steriliseer 15 minuten bij 121 ° C.

Het rijke kweekmedium is ook gebruikt PYM of de YMM in de teelt van X. campestris.

PYM

Om de PYM, voor elke 1000 ml van het totale volume, moet je toevoegen: 10 gram glucose, 5 gram pepton extract, 3 gram moutextract en 3 gram gist.

Als het gewenst is om te cultiveren in vast medium in petrischalen, dan moet ook 15 g agar aan het mengsel worden toegevoegd.

YMM

Om het medium voor te bereiden YMM, u heeft per 1000 ml totaal volume nodig: 10 gr glucose, 1 ml MgSO-oplossing₄: 7H₂O (10 g / L), 1 ml van een CaCl-oplossing₂ (22 gr / L), 1 ml van een K-oplossing₂HPO₄ (22 g / l), 1 ml FeCl-oplossing₃ in 0,1 M HCl (2 g / l), casaminozuren, 0,3% m / v (aminozuren van hydrolyse van caseïne) en 11% v / v oplossing van natriumglutamaat.

Incubatieomstandigheden

De incubatieomstandigheden van de bacteriestammen van X. campestris moet 27 of 28 ° C zijn en in het geval van vloeibare kweekmedia moet continu roeren worden gehandhaafd op 200 omwentelingen per minuut (rpm).

Productie van xanthaan

Als de productie van xanthaan in een gewenste fermentatieproces worden toegevoerd als bron van koolstof glucose, sucrose of glucosestroop (20-40 g / l), onder andere voedingsstoffen die stikstof bijdragen.

Detectie van metabole activiteit

Om de aanwezigheid van te detecteren X. campestris levensvatbaar in plantenweefsel, sommige onderzoekers bevelen het meten van metabole activiteit, in plaats van microbiële groei in laboratoriumcultuur.

De meting van metabole activiteit is uitgevoerd met behulp van een levensvatbaarheidsindicator via het elektronentransportsysteem. Deze verbinding wordt tetrazolium genoemd en de zouten accepteren elektronen van waterstof, waardoor formazan wordt gegenereerd, een stof die niet in water oplosbaar is. Het uiterlijk in het midden van formazan is dus een indicator van cellulaire metabolische activiteit.

Een van de manieren om te cultiveren X. campestris om deze levensvatbaarheidstest uit te voeren, bevat het tetrazoliumchloride (TTC), tetrazoliumtrifenylchloride en andere additieven zoals natriumchloride en suikers. Het is een medium met de volgende stoffen voor 500 ml totaalvolume: 5 g pepton, 0,5 g gehydrolyseerd caseïne, 2,5 g glucose en 8,5 g agar.

physiopathologies

De bacterie X. campestris Het is het oorzakelijke agens van talrijke ziekten die de bladeren van sierplanten (zoals Anthurium andreanum) en gewone bonen (Phaseolus vulgaris L.). Ze beïnvloeden ook de vrucht van steenfruit, zoals amandel, nectarine, kers, perzik, abrikoos, pruim, onder anderen.

X. campestris Het is bekend dat het de familie Brassicaceae of kruisbloemigen aantast, aangezien het tot de 10 meest gevaarlijke fytopathogene soorten voor landbouwactiviteit behoort, in het bijzonder in de tropen..

Bijvoorbeeld, X. campestris produceert de ziekte van zwarte rot in bloemkool (Brassica oleracea), broccoli (B. napus), Chinese kool (B. pekinensis), de raap (B. rapa), mosterd (B. nigra), de radijs (Rhaphanus sativus) en kool (B. fruticulosa).

De symptomen die het veroorzaakt X. campestris ze verschijnen aanvankelijk in bladeren en kunnen dan verschijnen op de vruchten en takken. Ze hebben onregelmatige en hoekige geelachtige bladvlekken (van 1 tot 5 mm in diameter), beperkt door de ribben die uiteindelijk necrotisch worden.

Bladverbrandingen zijn ook aanwezig; vlekken op de vruchten; vasculaire verwelking en het verschijnen van chlorotische of necrotische laesies in de vorm van "V".

De vlekken verschijnen op de bladranden en omringen de centrale zenuw. Het verlies van bladeren in de plant kan voorkomen. In de vruchten verschijnen groene vlekken die necrotisch zijn, ook in staat om ze te kraken. Cankers kunnen ook aanwezig zijn.

referenties

1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Biofilmverspreiding in Xanthomonas campestris wordt gecontroleerd door cel-cel signalering en is vereist voor volledige virulentie voor planten. Proceedings van de National Academy of Sciences, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
2. Hayward, A.C., Swings, J.G. en Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Springer Nederland. pp 407.
3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. en Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Xanthan-productie door Xanthomonas campestris in batchculturen. Process Biochemistry, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S., & England, R. (2006). Herziening van xanthaangomproductie uit ongemodificeerd zetmeel door Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. Stewart, P. en Globig, S. (2011). Fytopathologie in planten. Apple Academic Press. pp 334.