AGROBACTERIUM: CARACTERISTICI, MORFOLOGIE ȘI BOLI - BIOLOGIE - 2025

Agrobacterium este un gen de bacterii Gram-negative capabile să provoace boli la plante prin transferul ADN-ului. Transferul ADN permite modificarea plantei receptoare pentru a permite exprimarea informațiilor genetice ale bacteriei. Din această cauză, bacteriile acestui gen sunt numite uneori „ingineri genetici ai naturii”.

Genul Agrobacterium este considerat în prezent invalid și speciile care îl conțin au fost relocate, în cea mai mare parte, la genul Rhizobium. Ultimul gen a fost inițial ridicat pentru a conține bacterii endosimbiotice ale plantelor. Aceste bacterii ajută la fixarea azotului de către plantele asociate, în principal leguminoasele.

Mecanismul de transmitere a informațiilor genetice ale Agrobacterium. Luate de pe commons.wikimedia.org

caracteristici

Nu formează spori, sunt gram-negativi, aerobi. Ele produc o reacție acidă în prezența manitolului. Nu produc acid sau gaz într-un mediu glucoză-peptonă.

Ele sunt capabile să inducă auto-proliferarea tumorilor la plante. Această capacitate se datorează transferului genetic al unei mici regiuni de ADN purtate în genele inductorului tumoral (Ti) sau ale genelor inductoare de rădăcină (Ri).

Speciile de agrobacterium invadează prin răni, coroana, rădăcinile și tulpinile multor dicotale și ale unor plante gimnosperme. Transferul genic are ca rezultat exprimarea proprietăților particulare ale bacteriilor în planta receptoare.

Morfologie

Bacteriile acestui gen sunt mici, în formă de tijă scurtă (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Sunt mobile datorită prezenței a 1-4 flageli situate lateral. Dacă prezintă un singur flagel, fixarea lor poate fi laterală sau polară.

Taxonomie și sistematică

Genul Agrobacterium a fost propus de Conn (1942) să includă două specii patogene atribuite anterior Phytomonas: A. tumefaciens și A. rhizogenes și o specie ne patogenă, A. radiobacter.

Ulterior, s-au adăugat speciile Agrobacterium rubi, A. vitis și A. larrymoorei datorită capacității lor de a provoca boli ale plantelor.

Studiile genetice ale diferitelor specii de Agrobacterium au arătat că abilitatea cauzatoare de boli ale A. tumefaciens (producător de tumori) sau A. rhizogenes (producător de rădăcini) ar putea fi transferată între tulpinile Agrobacterium sau pierdută. Ulterior s-a demonstrat că această capacitate de a produce boli provine din transferul plasmidelor.

Speciile Agrobacterium și Rhizobium sunt foarte asemănătoare între ele. Singura diferență sistematică înregistrată între aceste genuri este interacțiunea lor patogenă, în cazul Agrobacterium, sau simbiotică (cele ale genului Rhizobium) cu plantele.

Acest lucru și faptul că capacitatea Agrobacterium de a cauza boala poate fi pierdută sau transferată, a determinat mulți autori să unească ambele genuri într-unul singur (Rhizobium).

Boli pe care le provoacă

Speciile de agrobacterium pot avea o capacitate ridicată de a produce boli pe plante. Ele produc două tipuri principale de boli.

Agrobacterium tumefaciens (în prezent Rhizobium radiobacter) produce tumori sau goli pe rădăcinile și trunchiul a numeroase specii de plante gimnosperme, monocotiledonate și dicotiledonate, incluzând cel puțin 40 de specii de interes comercial.

Agrobacterium rhizogenes (acum Rhizobium rhizogenes), pe de altă parte, determină o creștere neobișnuită a rădăcinilor la unele plante dicotiledonate (boala rădăcinilor păroase sau a rădăcinii păroase).

Boala de fiere în uvero. Luate de pe commons.wikimedia.org

Forme de contagiune

Răspândirea bolilor se poate produce atât prin soluri cu tulpini patogene, cât și prin răspândirea materialului contaminat. Pentru ca tulpinile să aibă capacitatea de a produce boli, trebuie să posede anumite plasmide. Aceste plasmide se numesc plasmide Ti (inductoare tumorale) sau plasmide Ri (inductoare ale creșterii rădăcinilor).

În timpul procesului de infecție, un segment al plasmidei Ti sau Ri, numit T-ADN (ADN de transfer) este transportat de la bacterie la planta receptoare.

ADN-ul T bacterian pătrunde în nucleul celulelor plantei și se integrează cu ADN-ul plantei. Ca urmare, celulele vegetale sunt transformate genetic, ceea ce permite exprimarea informațiilor genetice din ADN-ul T al bacteriei. Exprimarea ADN-ului bacterian duce la creșterea tumorii sau la înrădăcinarea anormală.

Tumorile sau bolile produse de A. tumefaciens în unele cazuri nu au efecte dăunătoare asupra plantelor. În alte cazuri, acestea pot determina reducerea creșterii și chiar moartea plantei infectate.

Această boală a proliferat în ultimii ani din cauza schimbului și comercializării plantelor cu boala, dar fără semne vizibile ale acesteia.

Efectul bolii de rădăcini păroase asupra plantei infectate este slab înțeles. Unii autori au arătat că formarea de rădăcini secundare induse de A. rhizogenes poate avea efecte benefice asupra plantei infectate.

Tratament

Tratamentul bolii branhiale trebuie să fie preventiv. În caz de infecție, dezvoltarea bolii va progresa uneori indiferent de prezența bacteriilor care provoacă boala.

Aplicarea produselor antibacteriene obținute din cupru și înălbitor poate reduce populațiile de A. tumefaciens pe suprafața plantelor. Un alt mecanism de tratament preventiv este aplicarea tulpinilor nepatogene ale bacteriilor care concurează cu tulpinile patogene.

Produsele chimice pe bază de creozot, soluțiile pe bază de cupru și oxidanții puternici pot fi utilizate pentru tratamentul curativ al bolilor de fiere a coroanei.

Deoarece nu există nicio dovadă a efectelor nocive ale bolii rădăcinii păroase asupra plantei infectate, nu există un tratament specific împotriva acesteia.

Patogenitate la om

Deși Agrobacterium este cunoscut în primul rând ca fiind patogen pentru plante, în cele din urmă poate afecta oamenii. La om este considerat un organism poluant sau cu o capacitate scăzută de a produce boală.

Cu toate acestea, A. tumefaciens poate fi responsabil pentru infecțiile nosocomiale la pacienții cu sistem imunitar slăbit. Printre bolile cauzate de această bacterie se numără infecțiile asociate cu catetere venoase centrale, peritonită, infecții ale sângelui, inflamația endocardului, inflamația vezicii biliare și infecții ale tractului urinar.

Agrobacterium poate fi rezistent la antibiotice multiple, inclusiv cotrimoxazol și tetraciclină. Singura terapie de succes până în prezent este cefotaximă pentru tratamentul inflamației vezicii biliare.

Capacitatea Agrobacterium de a transfera gene la plante și ciuperci a fost folosită ca un instrument în inginerie genetică pentru a aduce îmbunătățiri genetice la plante.

Totuși, această capacitate de a transforma organismele gazdă nu se limitează la plante. Multe alte organisme eucariote și chiar procariote pot fi manipulate în condiții de laborator pentru a fi transformate genetic de Agrobacterium.

Multe specii de drojdie și ciuperci au fost transformate în laborator folosind Agrobacterium. Cercetătorii au reușit, de asemenea, să transforme algele, celulele mamifere și bacteria Gram-pozitivă Streptomyces lividans.

Referințe

1. Agrobacterium. Pe Wikipedia. Adus pe 13 septembrie 2018 de pe wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: De la Biologie la Biotehnologie. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Un caz de septicemie cauzat de Agrobacterium radiobacter. The Journal of Infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Infecții cu agrobacterium la om: experiență la un spital și revizuire. Boli infecțioase clinice.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odiseea AD-Agrobacterium T. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Editorial: „Biologia Agrobacterium și aplicarea sa la producția de plante transgenice” Frontiers in Science Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: inginerul genetic al naturii. Frontiere în știința plantelor.