AGROBACTERIUM: KENMERKEN, MORFOLOGIE EN ZIEKTEN - BIOLOGIE - 2025

Agrobacterium is een geslacht van gramnegatieve bacteriën die door de overdracht van DNA ziekten bij planten kunnen veroorzaken. DNA-overdracht maakt modificatie van de ontvangende plant mogelijk om de genetische informatie van de bacterie tot expressie te brengen. Daarom worden bacteriën van dit geslacht soms "genetische ingenieurs van de natuur" genoemd.

Het geslacht Agrobacterium wordt momenteel als ongeldig beschouwd en de soort die het bevatte, is voor het grootste deel verplaatst naar het geslacht Rhizobium. Het laatste geslacht werd oorspronkelijk opgericht om endosymbiotische bacteriën van planten te bevatten. Deze bacteriën helpen de stikstofbinding door bijbehorende planten, voornamelijk peulvruchten.

Mechanisme van overdracht van genetische informatie van Agrobacterium. Overgenomen van commons.wikimedia.org

kenmerken

Ze vormen geen sporen, ze zijn gramnegatief, aëroob. Ze veroorzaken een zure reactie in aanwezigheid van mannitol. Ze produceren geen zuur of gas in een glucose-pepton-medium.

Ze zijn in staat om de zelfproliferatie van tumoren in planten te induceren. Dit vermogen is te danken aan de genetische overdracht van een klein deel van het DNA dat wordt gedragen in tumorinductor- (Ti) of wortelinductor- (Ri) -genen.

Agrobacterium-soorten vallen binnen via wonden, de kroon, wortels en stengels van veel tweezaadlobbigen en sommige gymnosperm-planten. Genoverdracht resulteert in de expressie in de ontvangende plant van bepaalde eigenschappen van de bacteriën.

Morfologie

Bacteriën van dit geslacht zijn klein, kort staafvormig (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Ze zijn mobiel vanwege de aanwezigheid van 1-4 flagellen die lateraal zijn gelegen. Als ze één flagellum vertonen, kan hun fixatie lateraal of polair zijn.

Taxonomie en systematiek

Het geslacht Agrobacterium werd door Conn (1942) voorgesteld om twee pathogene soorten te omvatten die eerder aan Phytomonas waren toegewezen: A. tumefaciens en A. rhizogenes en een niet-pathogene soort, A. radiobacter.

Vervolgens werden de soorten Agrobacterium rubi, A. vitis en A. larrymoorei toegevoegd vanwege hun vermogen om plantenziekten te veroorzaken.

Genetische studies van verschillende soorten Agrobacterium toonden aan dat het ziekteverwekkende vermogen van A. tumefaciens (tumorproducent) of A. rhizogenes (wortelproducent) kan worden overgedragen tussen Agrobacterium-stammen of verloren kan gaan. Later werd aangetoond dat dit vermogen om ziekten te produceren voortkomt uit de overdracht van plasmiden.

De soorten Agrobacterium en Rhizobium lijken erg op elkaar. Het enige geregistreerde systematische verschil tussen deze geslachten is hun pathogene interactie, in het geval van Agrobacterium, of symbiotisch (die van het geslacht Rhizobium) met planten.

Dit en het feit dat het vermogen van Agrobacterium om ziekten te produceren verloren kan gaan of kan worden overgedragen, heeft ertoe geleid dat veel auteurs beide geslachten hebben verenigd tot één (Rhizobium).

Ziekten die het veroorzaakt

Agrobacterium-soorten kunnen een hoog vermogen hebben om ziekten op planten te veroorzaken. Ze produceren twee hoofdtypen ziekten.

Agrobacterium tumefaciens (momenteel Rhizobium radiobacter) produceert tumoren of gallen op wortels en stam van talrijke soorten gymnospermen, eenzaadlobbige en tweezaadlobbige planten, waaronder ten minste 40 soorten van commercieel belang.

Agrobacterium rhizogenes (nu Rhizobium rhizogenes) veroorzaakt daarentegen een ongebruikelijke wortelgroei bij sommige tweezaadlobbige planten (harige wortelziekte of harige wortelziekte).

Galziekte in uvero. Overgenomen van commons.wikimedia.org

Vormen van besmetting

De verspreiding van ziekten kan zowel plaatsvinden via bodems met pathogene stammen als via de verspreiding van besmet materiaal. Om ziekten te kunnen produceren, moeten de stammen bepaalde plasmiden bezitten. Deze plasmiden worden Ti-plasmiden (tumorinductoren) of Ri-plasmiden (inductoren van wortelgroei) genoemd.

Tijdens het infectieproces wordt een segment van het Ti- of Ri-plasmide, genaamd T-DNA (transfer-DNA), van de bacterie naar de ontvangende plant getransporteerd.

Het bacteriële T-DNA dringt de kern van de plantencellen binnen en integreert met het planten-DNA. Als gevolg hiervan worden plantencellen genetisch getransformeerd, wat de expressie van genetische informatie uit het T-DNA van de bacterie mogelijk maakt. Expressie van bacterieel DNA leidt tot tumorgroei of abnormale beworteling.

De door A. tumefaciens geproduceerde tumoren of gallen hebben in sommige gevallen geen schadelijke effecten op planten. In andere gevallen kunnen ze groeivermindering en zelfs de dood van de geïnfecteerde plant veroorzaken.

Deze ziekte heeft zich de afgelopen jaren verspreid door de uitwisseling en commercialisering van planten met de ziekte, maar zonder zichtbare tekenen ervan.

Het effect van harige wortelziekte op de geïnfecteerde plant wordt slecht begrepen. Sommige auteurs hebben aangetoond dat de vorming van secundaire wortels geïnduceerd door A. rhizogenes gunstige effecten kan hebben op de geïnfecteerde plant.

Behandeling

Behandeling van kieuwziekte moet preventief zijn. In het geval van een infectie zal de ontwikkeling van de ziekte soms voortschrijden, ongeacht de aanwezigheid van de bacterie die de ziekte veroorzaakt.

De toepassing van antibacteriële producten gemaakt van koper en bleekmiddel kan de populaties van A. tumefaciens op het oppervlak van planten verminderen. Een ander preventief behandelingsmechanisme is de toepassing van niet-pathogene bacteriestammen die concurreren met de pathogene stammen.

Op creosoot gebaseerde chemicaliën, op koper gebaseerde oplossingen en sterk oxiderende stoffen kunnen worden gebruikt voor de genezende behandeling van kroongalziekte.

Omdat er geen aanwijzingen zijn voor de schadelijke effecten van de ziekte van de haarwortel op de geïnfecteerde plant, is er geen specifieke behandeling tegen.

Pathogeniteit bij mensen

Hoewel bekend is dat Agrobacterium voornamelijk pathogeen is voor planten, kan het uiteindelijk ook mensen treffen. Bij mensen wordt het beschouwd als een vervuilend organisme of met een laag vermogen om ziekten te veroorzaken.

A. tumefaciens kan echter verantwoordelijk zijn voor nosocomiale infecties bij patiënten met een verzwakt immuunsysteem. Tot de ziekten die door deze bacterie worden veroorzaakt, behoren infecties die verband houden met centraal veneuze katheters, peritonitis, infecties van het bloed, ontsteking van het endocardium, ontsteking van de galblaas en urineweginfecties.

Agrobacterium kan resistent zijn tegen meerdere antibiotica, waaronder cotrimoxazol en tetracycline. De enige succesvolle therapie tot nu toe is cefotaxime voor de behandeling van galblaasontsteking.

Het vermogen van Agrobacterium om genen over te dragen aan planten en schimmels is gebruikt als een hulpmiddel bij genetische manipulatie om genetische verbeteringen in planten aan te brengen.

Dit vermogen om gastheerorganismen te transformeren is echter niet beperkt tot planten. Veel andere eukaryote en zelfs prokaryote organismen kunnen onder laboratoriumomstandigheden worden gemanipuleerd om genetisch te worden getransformeerd door Agrobacterium.

Veel soorten gisten en schimmels zijn in het laboratorium getransformeerd met Agrobacterium. Onderzoekers zijn er ook in geslaagd om algen, zoogdiercellen en de Gram-positieve bacterie Streptomyces lividans te transformeren.

Referenties

1. Agrobacterium. Op Wikipedia. Opgehaald op 13 september 2018 via wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: van biologie tot biotechnologie. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Een geval van bloedvergiftiging veroorzaakt door Agrobacterium radiobacter. The Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Agrobacterium-infecties bij mensen: ervaring in één ziekenhuis en beoordeling. Klinische infectieziekten.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssey of Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Redactioneel: "Agrobacterium-biologie en de toepassing ervan op transgene plantenteelt" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: de genetische ingenieur van de natuur. Frontiers in Plant Science.