XANTHOMONAS CAMPESTRIS: AÇIKLAMA, YETIŞTIRME VE PATOLOJILER - BIYOLOJI - 2025

Xanthomonas campestris , önemli mahsulleri etkileyen fitopatojenik bir proteobacteria türüdür (sınıf: Gamma Proteobacteria, sıra: Xantomonadales, family: Xanthomonadaceae).

X. campestris bitkide kendisine zarar vermediği bir epifitik evre sunar. Bu aşama enfeksiyondan öncedir, uygun çevresel değişiklikler nedeniyle bakteriler çoğaldığında oluşur. Bu türün enfeksiyonu, enfekte olmuş bitkide, sonunda ölüme dönüşebilen çeşitli semptomlara neden olur.

Şekil 1. X. campestris ile enfeksiyonun neden olduğu belirtiler. Kaynak: yazar Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.

X. campestris ayrıca, ortama (ekzopolisakkarit) salgılanan ve sulu çözeltilerin viskozitesini artıran bir polisakkarit olan biyopolimer ksantan zamkı veya ksantan üretmesiyle de bilinir.

Ekzopolisakkarit ksantan, mısır nişastalarının fermantasyon işlemleriyle üretilen ticari açıdan önemli ilk yan üründür. Şu anda büyük miktarlarda üretilmektedir ve bir koyulaştırıcı ve emülgatör olarak özellikleri için birçok uygulamaya sahiptir. Ksantan, diğerleri arasında gıda, ilaç, kozmetik, tarım ve petrol endüstrilerinde kullanılmaktadır.

Açıklama

Xanthomonas campestris, gram negatif, zorunlu aerobik, fakültatif bir saprofit basildir. 0,2 ve 0,6 µm genişliğinde ve 0,8 ila 2,9 µm uzunluğunda hareketli. Ürettikleri ekzopolisakkarit olan ksantan ile çevrili tek bir birey olarak veya filamentler oluşturarak görünebilir.

Ksantan, X. campestris biyofilmlerinin oluşumunu destekler ve ayrıca sıcaklık, pH, ultraviyole radyasyonda ani değişiklikler, belirgin ozmotik değişiklikler ve / veya nem azalması meydana geldiğinde bu yapıda kurulan topluluklar üzerinde koruyucu bir eylem uygular.

Bitki ile etkileşim

Bu türün, enfekte ettiği bitkilerin savunma yanıtlarından kaçmak için çeşitli mekanizmaları vardır. Bitkinin bakteriyel bir enfeksiyona karşı ilk engeli, antimikrobiyal aktiviteye sahip hücre duvarı ve yüzey maddeleridir.

X. campestris, bitkiye yaprak stomaları (çevre ile gaz değişiminin gerçekleştiği gözenekler), hdatodları (fazla suyun dışarı çıktığı bir tür stoma) veya mevcut yaralar yoluyla bulaşabilir.

Bitkiler genellikle mikroorganizmalar tarafından saldırıya uğradıklarında stomalarını kapatırlar. Bununla birlikte, X. campestris, stomaların kapanmasını önleyen bir virülans faktörü üretir, böylece dış çevreden bitkiye daha fazla bakteri girmesine yardımcı olur.

Bakteriler bitki içindeyken damar dokularını tıkayarak suyun taşınmasını engeller. Sonuç, yaprakların nekrozu ve enfekte kısımların solmasıdır.

Ek olarak, X. campestris bitkide savunma genlerinin ekspresyonunu önleyen nötr siklik β- (1,2) glukan adı verilen bir bileşik üretir. Bu bileşikler, bakteriyel periplazmik boşluk ile ilişkilendirilebilir veya hücre dışı ortama atılabilir, bu da bakterilerin hareketliliğini, virülansını ve biyofilm oluşumunu destekler.

Ksantan

Xanthomonas tarafından üretilen ksantan, virülans faktörü olarak işlev görür, enfekte bitkinin bağışıklık tepkisini bastırır ve bakterilerin enfeksiyon kapasitesini arttırır.

Ksantan, tekrarlanan ve polimerize olan 5 şekerden (2 glukoz, 2 mannoz ve 1 glukuronik asit) oluşan birimlerden oluşan bir polisakkarittir.

Ksantanın sentezi, tek bir promoter bölgenin kontrolü altında olan 12 gene sahip olan küme zamkı (fonksiyonel bir birimi oluşturan bir dizi gen) adı verilen bir operona bağlıdır.

İzolasyonu

X. campestris pv. campestris, "V" şeklinde lekelere sahip yaprak dokusundan veya hasarlı vasküler dokudan veya bitki boynundan, yani bitkinin yaralı bölgelerinden izole edilebilir.

X. campestris suşlarını elde etmek için, yaralı alan örnek olarak seçilir (yaprak veya meyve lekeleri veya kanserler). Bitkide herhangi bir yaralanma görülmezse, zarar görmeye en duyarlı doku numune olarak alınır ve kültür ortamı ve polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) tekniği ile analiz edilir.

Kültür ortamı

Kullanılan kültür ortamları arasında şunlar yer almaktadır:

Süt arası

Bitki dokusu örneklerinden mikroorganizmaların ilk izolasyonu için Milk Tween (MT) besiyeri uygulanabilir:

Yağsız süt, 10 ml, CaCl 0.25 g ₂ , pepton proteaz No. 3, 10 g Bacto agar 15 g, tirosin 0.5 g, Tween 80, 10 ml, sefaleksin 80 mg (NaOH, 2 ml de % 4), 200 gr sikloheksimid (2 ml% 75 metanol içinde), 100 mg vankomisin (1 ml damıtılmış su içinde).

Yağsız süt, sefaleksin, sikloheksimid ve vankomisin solüsyonları filtrasyonla sterilize edilmeli ve ortama 50 ° C'de eklenmelidir.

Kral B

Bakteriyel kolonilerin MT'de büyümesine izin verildikten sonra, X. campestris'e en çok benzeyenler (72 ve 120 saatlik kültürde sarı pigmentasyon kolonileri) King's B ortamına aktarılabilir:

Pepton proteaz No.3 20 g, agar ağar, 20 g, 1.5 g K ₂ HPO _4, 1.5 g MgSO ₄ x / H ₂ , O, gliserol, 10 ml damıtılmış su, 700.

Ortam karıştırılarak 80 ° C'ye ısıtılmalı, damıtılmış su ile 1 L'ye tamamlanmalı ve homojenleştirilmeli ve pH 7.2'ye ayarlanmalıdır. 121 ° C'de 15 dakika sterilize edin.

Zengin kültür ortamı PYM veya YMM, X. campestris kültüründe de kullanılmıştır.

Şekil 2. Katı ortamda Xanthomonas kültürü. Kaynak: Jarober3, Wikimedia Commons aracılığıyla

PYM

PYM'yi hazırlamak için, her 1000 ml toplam hacim için şunları ekleyin: 10 gr glikoz, 5 gr pepton ekstresi, 3 gr malt ekstraktı ve 3 gr maya.

Petri kaplarında katı ortamda büyümek istiyorsanız, karışıma 15 gr agar da eklenmelidir.

Ymm

YMM ortamı hazırlamak için, toplam hacmin her 1000 ml için gereken: glikoz 10 g, MgSO 1 ml ₄ : 7H ₂ O çözeltisi (10 g / L), CaC 1 ml ₂ çözeltisi (22 g / L ), K, 1 ml ₂ HPO ₄ çözeltisi (22 g / L), FeC 1 ml ₃ çözeltisi 0.1 m HCI (2 g / L),% 0.3 a / h kasamino asitleri (amino asitler dan kazeinin hidrolizi) ve% 11 h / h sodyum glutamat çözeltisi.

Kuluçka koşulları

X. campestris bakteriyel suşlarının inkübasyon koşulları 27 veya 28 ° C olmalıdır ve sıvı kültür ortamı durumunda, sürekli karıştırma dakikada 200 devir (rpm) ile sürdürülmelidir.

Ksantan üretimi

Bir fermentasyon işleminde ksantan üretimi isteniyorsa, nitrojen sağlayan diğer besinler arasında glikoz, sükroz veya mısır şurubu (20 ila 40 g / L arasında) bir karbon kaynağı olarak sağlanmalıdır.

Metabolik aktivitenin tespiti

Bitki dokusunda canlı X. campestris varlığını tespit etmek için, bazı araştırmacılar laboratuvar kültüründe mikrobiyal büyüme yerine metabolik aktivitenin ölçülmesini önermektedir.

Metabolik aktivitenin ölçümü, elektron taşıma sistemi aracılığıyla bir canlılık göstergesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu bileşiğe tetrazolyum adı verilir ve tuzları hidrojenden elektronları alır ve suda çözünmeyen bir madde olan formazan oluşturur. Dolayısıyla formazanın ortasındaki görünüm hücresel metabolik aktivitenin bir göstergesidir.

Bu canlılık testini gerçekleştirmek için X. campestris kültür ortamlarından biri, tetrazolyum klorür (TTC), trifenil tetrazolyum klorür ve sodyum klorür ve şeker gibi diğer katkı maddelerini içerir. Toplam 500 ml hacim için aşağıdaki maddeleri içeren bir ortamdır: 5 g pepton, 0.5 g hidrolize kazein, 2.5 g glikoz ve 8.5 g agar.

Patofizyoloji

X. campestris bakteri, süs bitkilerinin (Anthurium andreanum gibi) ve fasulyenin (Phaseolus vulgaris L.) yapraklarını etkileyen çok sayıda hastalığın nedensel ajanıdır. Ayrıca badem, nektarin, kiraz, şeftali, kayısı, erik gibi çekirdekli meyvelerin meyvelerini de etkilerler.

X. campestris'in Brassicaceae veya turpgiller ailesini etkilediği bilinmektedir, özellikle tropik bölgelerde tarımsal faaliyet için en tehlikeli 10 fitopatojenik tür arasındadır.

Örneğin, X. campestris karnabahar (Brassica oleracea), brokoli (B. napus), Çin lahanası (B. pekinensis), şalgam (B. rapa), hardalda (B nigra), turp (Rhaphanus sativus) ve lahana (B. fruticulosa).

Şekil 3. X. campestris'den etkilenen yaprak. Kaynak: David B. Langston, Wikimedia Commons aracılığıyla

X. campestris tarafından üretilen semptomlar başlangıçta yapraklarda, daha sonra meyvelerde ve dallarda ortaya çıkabilir. Sonunda nekrotize olan damarlar tarafından sınırlanan düzensiz ve köşeli sarımsı yaprak lekeleri (1 ila 5 mm çapında) içerirler.

Yaprak yanıkları da meydana gelir; meyvelerdeki lekeler; vasküler solgunluk ve "V" şeklinde klorotik veya nekrotik lezyonların görünümü.

Noktalar, yaprak kenarlarında ve ortasını çevreleyen şekilde görülür. Bitkide yaprak kaybı meydana gelebilir. Nekrotik hale gelen meyvelerde yeşil lekeler oluşur ve bunları çatlatabilir. Kaşıntılar da oluşabilir.

Referanslar

1. Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X. ve Tang, J.-L. (2003). Xanthomonas campestris içinde biyofilm dağılımı, hücre-hücre sinyallemesi ile kontrol edilir ve bitkilerde tam virülans için gereklidir. Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
2. Hayward, AC, Swings, JG ve Civerolo, EL (1993). Xanthomonas. Springer Hollanda. pp 407.
3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. ve Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Toplu kültürlerde Xanthomonas campestris tarafından Xanthan üretimi. Proses Biyokimyası, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S. ve England, R. (2006). Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology tarafından modifiye edilmemiş nişastalardan ksantan zamkı üretiminin gözden geçirilmesi, 39 (2), 197–207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. Stewart, P. ve Globig, S. (2011). Bitkilerde fitopatoloji. Apple Academic Press. s. 334.