Agrobacterium tumefaciens is een fytopathogene bacterie die behoort tot de Rhizobiales-orde. Het belangrijkste kenmerk van deze bacterie is dat hij een deel van zijn DNA inbrengt in plantencellen en deze in korte tijd omzet van normale cellen naar tumorcellen, waardoor de kroongal ontstaat.
Deze bacterie is een gramnegatieve bacil die witachtige of gelige kolonies vormt en in kweekmedia met koolhydraten een slijmachtig polysaccharide produceert. Het wordt verdrongen door peritrichous flagella, leeft in de bodem en infecteert plantencellen via wonden.
Agrobacterium tumefaciens-cellen beginnen een wortel te infecteren. Bron: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
De symptomen die door Agrobacterium in zijn gastheren worden veroorzaakt, zijn niet te wijten aan de pathogene soort, maar aan het type plasmide (cirkelvormig DNA-fragment) dat ze hebben. Dienovereenkomstig zijn bacteriën die Ti-plasmiden bevatten inductoren van tumoren die kroongal produceren, en bacteriën die Ri-plasmiden bevatten induceren de vorming van harige wortels.
Deze bacteriesoort, samen met bepaalde virussen als vectoren van genetisch materiaal om plantensoorten te transformeren, heeft een tijdperk geopend in de teelt van transgene planten met een hoog productiepotentieel. Bovendien vormde de studie van de door Agrobacterium tumefaciens geproduceerde kroongallen een belangrijk onderdeel van de toepassingen van in vitro plantenweefselculturen.
Momenteel gebruiken biotechnologen deze bacterie ook om andere organismen zoals insecten te transformeren en om genen over te dragen tussen verwante en niet-verwante planten.
Soort: Rhizobium radiobacter (Beijerinck en van Delden, 1902) Young et al., 2001 (geldige naam)
Sommige synoniemen zijn Agrobacterium radiobacter (Beijerinck en van Delden, 1902) Conn, 1942, en Agrobacterium tumefaciens (Smith en Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morfologie
Agrobacterium tumefaciens is een bacillair-vormige bacterie met verspreide laterale flagella die groeit in witte en soms gelige kolonies in kweek.
De bacillaire vorm van een bacterie geeft aan dat zijn uiterlijk staafvormig is. De afmetingen van A. tumefaciens zijn 0,8 μm lang en 1,5 tot 3 μm breed.
Bacteriën van de Rhizobiaceae-familie zijn gramnegatieve bacteriën die tussen 1 en 6 flagellen aanwezig zijn. Specifiek reist A. tumefaciens door 1 of 4 peritrichous flagella. In het geval van een enkel flagellum, is het lateraal en niet polair.
Met betrekking tot de groei in kweekmedia, als het medium een koolhydraatbron bevat, produceert de bacterie een overvloedige slijmstof van het polysaccharide-type, vergelijkbaar met dat geproduceerd door zijn verwanten, de rhizobiale bacteriën. Kolonies zien er over het algemeen glad uit.
Ziekten
Kroon gal
Deze ziekte wordt geproduceerd in meer dan honderd geïnfecteerde planten waarin zich een gal of tumor vormt in structuren zoals wortels, bladstelen en stengels.
Tumoren ontwikkelen zich nadat bacteriën nieuw gemaakte wonden op een gevoelige gastheer binnendringen.
Zodra de bacteriën een wond herkennen en vice versa, beginnen de cellen die er het dichtst bij zijn zich te delen. Agrobacterium bindt zich aan de celwanden van zijn gastheren, maar dringt hun cellen niet binnen.
De door Agrobacterium tumefaciens geproduceerde kroongal kan er op een gegeven moment voor zorgen dat de stengel gaat vallen. Bron: jacilluch
Twee of drie dagen na infectie vindt een conditionering plaats in plantencellen waardoor ze gevoelig worden voor een DNA-fragment van het bacteriële plasmide, bekend als Ti-DNA, aangezien het een sequentie is die tumoren induceert.
Dit fragment van bacterieel DNA integreert met het nucleaire DNA van de gastheercel en veroorzaakt een transformatie van plantencellen van normale naar tumorcellen.
Later getransformeerde cellen delen en groeien ongecontroleerd onafhankelijk van de bacteriën en de plant.
De gal die in de stengel of in de wortels van de planten wordt gevormd, zorgt ervoor dat de langwerpige cellen die zich in de buurt van het xyleem of eromheen bevinden, druk uitoefenen op de xyleemvaten en deze worden samengedrukt en ontwricht, waardoor ze minder efficiënt worden vervoerd het water in de plant.
Aan het begin van de ziekte zijn de tumoren bijna bolvormig, wit en zacht van structuur. In eerste instantie kunnen ze worden verward met een eeltproduct van de wond. De weefsels worden dan donkerder door perifere celdood en rot.
Sommige tumoren kunnen houtachtig zijn en andere kunnen sponsachtig zijn. De grootte kan oplopen tot 30 cm.
Harige wortel
Het is een ziekte die wordt veroorzaakt door de Agrobacterium tumefaciens-soort en door zijn relatieve Agrobacterium rhizogenes. Beiden presenteren Ri-plasmiden en induceren de vorming van harige wortels in hun gastheren, wat een heel bijzonder fenotype vertoont in de wortels van geïnfecteerde planten.
De wortels ontwikkelen zich overvloedig en zien eruit als haren of wortels met veel haren. Dit gebeurt zodra het bacteriële DNA in het planten-DNA is geïntegreerd en de synthese van indoolazijnzuur wordt gestimuleerd, wat de differentiatie van normale wortels naar harige wortels bevordert.
Biologische bestrijding
De kroongal veroorzaakt door Agrobacterium tumefaciens kan biologisch worden bestreden door een bacterie van hetzelfde geslacht (Agrobacterium radiobacter), die niet pathogeen is.
Voor deze biologische bestrijding worden de zaden, zaailingen en plantstekken behandeld met een suspensie van de K84-stam van A. radiobacter, dankzij de productie van een bacteriocine bekend als agrocin 84, dat functioneert als een antibioticum tegen bacteriën die er taxonomisch mee verwant zijn.
Deze stof remt selectief de fytopathogene bacteriën die het oppervlak van de plantenweefsels bereiken die geïmpregneerd zijn met de niet-pathogene bacteriën. Het is echter bekend dat er in verschillende landen stammen van A. tumefaciens zijn die resistent zijn tegen agrocine 84.
Chemische bestrijding
In het geval van kers, die vatbaar is voor infectie door A. tumefaciens, wordt deze meestal preventief behandeld met dichlone (dichloornaftochinon).
Het Ti-plasmide van Agrobacterium tumefaciens is een bacterieel DNA-fragment dat bruikbaar is bij genetische manipulatie. Bron: Ti plasmid.svg: Mouagipderivative werk: Miguelferig
Referenties
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, et al. 2015. Een classificatie op hoger niveau van alle levende organismen. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Plantenpathologie. 5 e ed. Elsevier Academic Press. Verenigde Staten van Amerika. 922 blz.
- Catalog of Life: 2019 jaarlijkse checklist. Soortdetails: Rhizobium radiobacter (Beijerinck en van Delden, 1902) Young et al., 2001. Genomen uit: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Veranderingen in peroxidase- en polypeptideprofielen in Nicotiana tabacum L. getransformeerd met Agrobacterium rhizogenes. Rural Science, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Fytopathologie. 1994. Phytopathology. Postgraduate College, UTEHA Noriega Editores. 384 blz.