Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Dickeya dadantii
Лук (Allium cepa) - Бактериальная мягкая гниль.jpg
Мягкая гниль лука, вызванная Dickeya dadantii или Pectobacterium carotovorum
Научная классификация
Королевство:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Класс:
Гамма-протеобактерии
Заказ:
Enterobacterales
Семья:
Пектобактерии
Род:
Дикея
Разновидность:
D. dadantii
Биномиальное имя
Dickeya dadantii
Самсон и др. 2005 г.

Dickeya dadantii - это грамотрицательная палочка , принадлежащая к семейству Pectobacteriaceae . Ранее он назывался Erwinia chrysanthemi, нов 2005 годубыл переименован в Dickeya dadantii . [1] Члены этого семейства являются факультативными анаэробами , способными сбраживать сахар до молочной кислоты , имеют нитратредуктазу, но не имеют оксидаз . Несмотря на то, что многие клинические патогены являются частью отряда Enterobacterales, большинство членов этого семейства являются патогенами растений. D. dadantiiпредставляет собой подвижную бесспорную ячейку в форме прямого стержня с закругленными концами. Клетки имеют размер от 0,8 до 3,2 мкм, от 0,5 до 0,8 мкм и окружены многочисленными жгутиками (перитрихиальными). [2]

В естественной среде обитания растений D. dadantii вызывает болезни растений, такие как некроз , гниль и «мягкая гниль», которая представляет собой прогрессирующую мацерацию тканей. [3] D. dadantii содержит много пектиназ , которые способны мацерировать и разрушать материал клеточной стенки растений. Эта открытая часть растения выделяет питательные вещества, которые могут способствовать росту бактерий. Обычно зараженные растения включают клубни картофеля , луковицы овощей и декоративные культуры .

Хосты [ править ]

D. dadantii вызывает заболевание на нескольких различных декоративных и садовых растениях- хозяевах по всему миру, включая тропический, субтропический и умеренный климат. Диапазон хозяев D. dadantii продолжает расти, поскольку постоянно регистрируются новые восприимчивые виды. [4] Он также был обнаружен в почвах, [5] реках и оросительной воде. [6] Специфика хоста еще полностью не изучена. Первоначально группы патоваров были задокументированы в соответствии с хозяевами, от которых они были изолированы. Сегодня идентифицировано более 50 видов, и возможно еще больше, если будет использоваться другая система классификации, основанная на биоварах . [7] Чаще всего о заболевании сообщают бананы, гвоздики и хризантемы, но список видов-хозяев довольно обширен. К важным принимающим семьям и видам, экономически пострадавшим, относятся:

Восприимчивые семьиПримеры затронутых конкретных видов
Пасленовыеперец, картофель, баклажаны, помидоры, табак
Convolvulaceaeсладкий картофель
Brassicaceaeброкколи, редис
Apiaceaeсельдерей, морковь
Poaceaeсахарный тростник, сорго, рис
Бромелиевыеананас, урна
Спаржевыеспаржа
Амариллидовыелук

Есть также много важных хозяев D. dadantii, присутствующих в декоративных отраслях и цветоводстве, включая следующие семейства:

Восприимчивые семьиПримеры затронутых конкретных видов
Орхидныеорхидеи
Лилиитюльпаны
Сложноцветныецикорий, хризантемы
Caryophyllaceaeгвоздики
Спаржевыегиацинты, драцена
Толстянковыекаланхоэ, очитки
Амариллидовыеамариллис
Бегониевыебегония

Примечание: перечисленные выше семейства растений показывают примеры некоторых конкретных видов, инфицированных в каждом семействе, не говоря уже о том, что D. dadantii обладает способностью заражать все виды в семействе. [8] [9]

Симптомы [ править ]

D. dadantii - это фитопатогенная бактерия, вызывающая болезни мягкой гнили на многих растениях-хозяевах, включая некоторые из них, имеющие экономическое значение. [10] D. dadantii , более известный как: мягкая гниль, бурая гниль или черная ножка , вызывает характерные симптомы, связанные с другими бактериальными увяданиями, что затрудняет окончательную диагностику. Патоген в первую очередь стремится атаковать сосуды ксилемы, расположенные в листьях, стеблях, цветках и органах хранения травянистых растений. D. dadantiiспособен заразить хосты в любой момент своего жизненного цикла. Помимо симптомов увядания, заболевание проявляется в виде впалых и потрескавшихся внешних поражений, также имеющих коричневую внутреннюю поверхность в поперечном сечении в подземных луковицах и клубнях [11]. Больные растения будут демонстрировать различные симптомы, включая увядание, задержку роста и изменение цвета сосудов. стебли. Ранние симптомы включают пропитанные водой поражения на месте инфекции, постепенное разрастание хлоротичных листьев и потерю тургора тканей. [12] Интенсивность колонизации D. dadantii зависит от количества заболеваний и степени повреждения. Патоген очень успешно проникает в ткани хозяина из-за большого количества пектиназ.отвечает за разборку полисахаридов клеточной стенки растений. Как только клеточная стенка разрушается, клеточная структура разрушается, и эта клеточная мацерация дает характерный вид «пропитанного водой» или гнилого. [10] D. dadantii растет межклеточно, продолжая разрушать клетки и колонизировать их, пока в конечном итоге не достигнет тканей ксилемы. Достигнув сосудов ксилемы, D. dadantii обладает способностью распространяться на новые области хозяина, и в других областях могут начаться симптомы. Колонизация ксилемы ограничивает поток воды, вызывая потерю тургорного давления и увядание листвы и стеблей. Ограниченное перемещение важных растительных соединений в конечном итоге приводит к гибели хозяина. [13]

Цикл болезни [ править ]

D. dadantii может инфицировать мясистые, сочные части растений, такие как клубни, корневища, стебли и листья, вызывая локальные симптомы. Как обсуждалось в разделе «Симптомы», он также способен инфицировать ксилему, что приводит к системной инфекции, вызывающей увядание. [2] D. dadantii обычно происходит от инфицированных насекомых, овощей или остатков растений-хозяев. Однако бактерии также могут выжить в почве и других растениях без инфекции. [14] Способность D. dadantii жить в почве в качестве патогена для растений регулируется генами вирулентности в ответ на факторы окружающей среды, которые контролируют, является ли бактерия сапрофитной или патогенной. [15] Когда D. dadantiiэто вирулентная она входит в первой очереди через гидатоды и ран, при содействии жасмонатов , [16] , где бактерии быстро пробой паренхиматозных ткани с использованием пектиновых ферментов). [10] D. dadantii продуцирует много пектиназ, которые отвечают за разборку клеточной стенки растений. После разрушения клеточной стенки и доступа к содержимому клетки D. dadantii катаболизирует глюкозу путем ферментации. [17] После доступа к растению колонизация - сложный процесс, требующий многих дополнительных факторов для успешного заражения. Эти факторы включают: «целлюлазы, ассимиляцию железа, систему секреции Hrp типа III, экзополисахариды, подвижность и белки, участвующие в устойчивости против защитных механизмов растений». [10] Растение пытается противостоять инфекции с помощью различных защитных механизмов, и D. dadantii должна преодолевать препятствия, такие как защитные барьеры, вторичные метаболиты и токсичные материалы. [18] Примером защитного механизма растений является создание защитного барьера, например, пробкового слоя. Однако, когда инфекция распространяется личинками, пробковый слой съедается так же быстро, как и сам завод. Следовательно, защитный пробковый слой - неэффективный механизм защиты. [19] Бактерии продолжают распространяться и размножаться по всему растению, перемещаясь в межклеточных пространствах, внутри разрушенных клеток и ксилемы. По мере роста численности бактерий дополнительные хозяева заражаются посредством распространения бактерий: разбрызгивания воды с зараженных растений, насекомых и культурных практик, включая использование зараженных инструментов, перчаток и оборудования, а также неправильное хранение культивируемых культур или семян. [13] D. dadantii может быть проблемой круглый год, еслиусловия окружающей среды существуют. Он способен заражать растения в теплицах, в помещениях и в тропиках, где температура и влажность остаются высокими. В более высоких широтах заражение происходит в основном в жаркие и влажные летние месяцы.

Окружающая среда [ править ]

D. dadantii - патоген, который распространяется через воду с разбрызгиванием воды от инфицированных растений или переработанной оросительной воды, насекомых и культурных практик, таких как использование зараженных инструментов и оборудования или неправильное хранение овощей или семян с инфицированными веществами. Насекомые являются важным переносчиком возбудителя. Насекомые могут переносить бактерии как наружу, так и внутрь, и, как правило, бактерии не причиняют им вреда. Однако исследования D. dadantii как насекомого-возбудителя тлей продолжаются . Гороховая тля способна заразиться патогеном от инфицированного растения и уничтожается по принципу действия, аналогичному Bacillus thuringiensis [10] , продуцируя цитоподобные энтомотоксины, вызывающие сепсис.. [20] Наиболее важным фактором развития болезни являются факторы окружающей среды, в том числе высокая влажность и температура от 71 ° до 93 ° F (от 22 ° до 34 ° C). В теплицах D. dadantii может выжить в горшечной среде с растением-хозяином или без него в течение года или более, а в листьях растений-хозяев или растений-хозяев в течение 5–6 месяцев. [13]

Управление [ править ]

D. dadantii - представитель рода, способный вырабатывать пигмент индигоидин. Для быстрой идентификации этого вида используется этот нерастворимый в воде синий пигмент, который появляется в бактериальных колониях как хемотаксономический признак. [21] Наличие мягкой гнили может указывать на бактериальное заболевание. Однако многие другие организмы и болезни растений могут проявляться в виде различных поражений мягкой гнили или черного цвета. Правильная идентификация важна для лечения и борьбы с заболеванием. Таким образом, дифференциальные средства массовой информации используются для культивирования Dickeya видов и изолят или идентифицировать D. dadantii . Исследователи из Католического университета Фу Джен на Тайване разработали среду, которая дифференцируетD. dadantii от других видов. Эта среда NGM содержит питательный агар (NA) и глицериновую среду с добавлением MnCl 2 : 4H 2 O. Чтобы приготовить эту среду, смешайте 23 г питательного агара, 10 мл глицерина (1% об. / Об.) И 0,4 г MnCl 2 : 4H 2 O (2 мМ) на 1,0 литр воды. Обратите внимание, что pH этой среды составляет 6,5, и она имеет светло-коричневый основной цвет. [21] Подходящая температура для выращивания D. dadantii составляет 28 градусов по Цельсию. Положительный результат достигается, когда бактериальная полоска окрашивает пластину агара в коричневато-синий цвет. Дальнейшее выделение и извлечение индигоидинового пигмента возможно с использованием методов, описанных Chatterejee и Brown. [22]

В настоящее время не существует эффективных химических средств борьбы с D. dadantii . Наиболее важные методы включают снижение распространенности заболеваний за счет надлежащей санитарии материалов, исключения инфицированных материалов и предотвращения среды, способствующей возникновению болезней. Наиболее важным для лечения болезни является исключение, поскольку D. dadantii может бессимптомно перемещаться через вегетативно размножающиеся ткани. Поэтому важно иметь сертифицированный товар, свободный от болезней. Некоторые многообещающие исследования по биологической борьбе проводятся в отношении видов орхидей. D. dadantii изучалась на коммерчески ценных орхидеях фаленопсис . Болезни мягкой гнили, вызываемые Dickeya spp.это одна из самых разрушительных болезней орхидей. [23] Производители орхидей использовали средства контроля окружающей среды, чтобы обеспечить оптимальные условия для роста растений, минимизируя культивирование патогенов. Правильный контроль влажности и движения воздуха в сочетании с чистой высококачественной водой в помещении с регулируемой температурой и освещением - это наиболее часто используемые методы профилактики заболеваний. Другие биологические средства контроля D. dadantii включают симбиотические грибы, известные как микориза, и, возможно, трансгенные белки. Было показано, что перенос генов сладкого перца, кодирующих ферредоксин-подобный белок и дефенсин, снижает заболевание D. dadantii у культивируемых орхидей Phalaenopsis. [23][24] В контролируемых условиях растения с микоризными грибами, такими как Rhizoctonia solani и Ceratobasidium sp, продемонстрировали устойчивость к D. dadantii . [25]

Важность [ править ]

D. dadantii был связан с бактериальными болезнями мягкой гнили большинства лиственных растений, многочисленных цветковых растений и многих овощей. [26] Это основной патоген для многих хозяйственных культур, таких как картофель, банан и ананас, в дополнение к декоративным комнатным растениям. [8]

Помимо патогена, имеющего серьезные негативные последствия, D. dadantii используется из-за его положительного воздействия . Наиболее благородным его вкладом является фермент аспарагиназа, который используется в сочетании с другими химиотерапевтическими агентами для лечения острого лимфобластного лейкоза (ALL) и неходжкинской лимфомы у пациентов, у которых были аллергические реакции на аспарагиназу Elspar, полученную из E. coli, или пегаспаргазу ( Онкаспар). [27] Во-вторых, благодаря сильному правительственному нажиму на увеличение возобновляемых топливных ресурсов, D. dadantii изучается на предмет его использования в производстве этанола и его способности к брожению.и разрушать клеточные стенки и пектины в качестве альтернативы кишечной палочке . [28] Хотя это и не столь эффективны , как E.coli , некоторые гены из D. dadantii были добавлены в E.coli , с помощью генной инженерии , чтобы позволить деградации пектина с помощью кишечной палочки . [29]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Лаборатория эволюции генома" . Центр генома штата Висконсин. 17 января 2007. Архивировано из оригинала 14 декабря 2013 года . Проверено 30 окт 2012 .
  2. ^ a b "Бактериальный ожог листьев аглаонемы. Болезни растений: Совместная служба распространения знаний: Колледж тропического сельского хозяйства и человеческих ресурсов, 64" (PDF) .
  3. ^ Ван Vaerenbergh J, Baeyen S, De Vos P, Maes M (май 2012). «Разнообразие последовательностей в гене Dickeya fliC: филогения рода Dickeya и TaqMan® PCR для 'D. solani', новый вариант биовара 3 на картофеле в Европе» . PLOS ONE . 7 (5): e35738. Bibcode : 2012PLoSO ... 735738V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0035738 . PMC 3343043 . PMID 22570692 .  
  4. ^ Ma, B .; Hibbing, ME; Ким, HS; Риди, РМ; Yedidia, I .; Breuer, J .; Breuer, J .; Glasner, JD; Perna, NT; Кельман, А .; Чарковский, АО (2007). "Диапазон хозяев и молекулярная филогения энтеробактерий мягкой гнили родов Pectobacterium и Dickeya" . Фитопатология . 97 (9): 1150–1163. DOI : 10,1094 / фито-97-9-1150 . PMID 18944180 . 
  5. ^ Роберт-Бодуи J, Нассер W, Кондемин G, Reverchon S, Шевчик В.Е., Hugouvieux-Cotte-Pattat N (2000) Пектиновые ферменты Erwinia chrysanthemi , регуляция и роль в патогенезе. В: Stacey G, Keen NT (eds) Взаимодействие растений и микробов, том 5. APS, Сент-Пол, стр. 221–268.
  6. ^ Cother, EJ; Гилберт Р.Л. (1990). «Присутствие Erwinia chrysanthemi в двух крупных речных системах и их альпийских источниках в Австралии». Журнал прикладной бактериологии . 69 (5): 629–738. DOI : 10.1111 / j.1365-2672.1990.tb01570.x .
  7. ^ Самсон, Р., и Нассан-Ага, Н. 1978. Биовары и серовары среди 129 штаммов Erwinia chrysanthemi . Страницы 547-553 в: Учеб. Int. Конф. Растительный патог. Bact., 4th Station de Pathologie Vegetale et Phytobacteriologie, Анже, Франция. 1978. Под ред. gibert-Clarey, Тур, Франция.
  8. ^ a b «Таблицы данных ЕОКЗР по карантинным вредным организмам: Erwinia chrysanthemi. В карантинных вредных организмах ЕОКЗР» (PDF) . Европейская и средиземноморская организация защиты растений . Архивировано из оригинального (PDF) 04.06.2015 . Проверено 24 октября 2012 .
  9. ^ Баррас, F; Vangijsegem, F; Чаттерджи, АК (1994). «Внеклеточные ферменты и патогенез эрвинии мягкой гнили». Анну Рев Фитопатол . 32 : 201–234. DOI : 10.1146 / annurev.py.32.090194.001221 .
  10. ^ a b c d e Grenier, A .; и другие. (2006). «Фитопатоген dickeya dadantii ( erwinia chrysanthemi 3937 ) является возбудителем гороховой тли» . Прикладная и экологическая микробиология . 72 (3): 1956–1965. DOI : 10,1128 / AEM.72.3.1956-1965.2006 . PMC 1393189 . PMID 16517643 .  
  11. ^ Slawiak, M .; Lojkowska, E .; Ван дер Вольф, JM (2009). «Первое сообщение о бактериальной мягкой гнили картофеля, вызываемой Dickeya sp. (Син. Erwinia chrysanthemi ) в Польше» . Патология растений . 58 (4): 794. DOI : 10.1111 / j.1365-3059.2009.02028.x .
  12. ^ Комацу, Цутому; Хорита, Харукуни; Китайма, Масаюки (2002). «Бактериальное увядание китайской астры, вызванное Erwinia Chrysanthemi». Журнал общей патологии растений: JGPP . 68 (1): 105–7. DOI : 10.1007 / pl00013045 . S2CID 7147704 . 
  13. ^ a b c «Бактериальные болезни антуриума, диффенбахии, филодендрона и сингониума» (PDF) . ipm.illinois.edu.
  14. Перейти ↑ Nelson, S. (2009). «Бактериальный ожог листьев аглаонемы. Болезни растений: Кооперативная служба распространения знаний: Колледж тропического сельского хозяйства и человеческих ресурсов, 64» (PDF) .
  15. ^ Hugouvieux-Cotte-Pattat, N .; Кондемайн, Г. (1996). «Регулирование пектинолиза у erwinia chrysanthemi ». Ежегодный обзор микробиологии . 50 (1): 213–258. DOI : 10.1146 / annurev.micro.50.1.213 . PMID 8905080 . 
  16. ^ Antunez-Lamas, M .; Cabrera, E .; Lopez-Solanilla, E .; Solano, R .; González-Melendi, P .; Чико, JM; Toth, I .; Береза, П .; Pritchard, L .; Liu, H .; Родригес-Паленсуэла, П. (2009). «Бактериальная хемоаттракция к жасмонату играет роль в проникновении Dickeya dadantii через поврежденные ткани» . Молекулярная микробиология . 74 (3): 662–671. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2009.06888.x . PMID 19818025 . S2CID 34506623 .  
  17. ^ "ХАМАП" .
  18. ^ Джоко, Т .; Hirata, H .; Цуюму, С. (2007). «Транспортер сахара (mfsx) суперсемейства основных фасилитаторов необходим для опосредованного жгутиками патогенеза у dickeya dadantii 3937». Журнал общей патологии растений: JGPP . 73 (4): 266–273. DOI : 10.1007 / s10327-007-0018-8 . S2CID 23381259 . 
  19. ^ Агриос, Джордж Н. Патология растений . 5-е изд. Берлингтон, Массачусетс: Elsevier Academic Press, 2005.
  20. ^ Costechareyre, D .; Balmand, S .; Condemine, G .; Rahbé, Y. (2012). «Dickeya dadantii, патогенная бактерия растений, продуцирующая цитоподобные энтомотоксины, вызывает сепсис у гороховой тли Acyrthosiphon pisum» . PLOS ONE . 7 (1): 1–9. Bibcode : 2012PLoSO ... 730702C . DOI : 10.1371 / journal.pone.0030702 . PMC 3265518 . PMID 22292023 .  
  21. ^ а б Ли, Юнг-Ан; Ю, Чэн-Пин (февраль 2006 г.). «Дифференциальная среда для изоляции и быстрой идентификации возбудителя мягкой гнили растений, Erwinia chrysanthemi». Журнал микробиологических методов . 64 (2): 200–206. DOI : 10.1016 / j.mimet.2005.04.031 . PMID 15927293 . 
  22. ^ Чаттерджи, AK; Браун, Массачусетс (1981). «Хромосомное расположение гена (idg), который определяет выработку синего пигмента индигоидина в Erwinia chrysanthemi ». Современная микробиология . 6 (5): 269–273. DOI : 10.1007 / bf01566875 . S2CID 33329891 . 
  23. ^ а б Ляу, Швейцария; Лу, JC; Прасад, V; Hsiao, HH; Вы, SJ; Ли, Джей Ти; Ян, Н.С.; Хуанг, HE; Feng, TY; Чен, WH; Чан, MT (2003). «Ферредоксин-подобный белок сладкого перца (pflp) придает устойчивость орхидеи Oncidium к заболеванию мягкой гнилью». Трансгенные исследования . 12 (3): 329–336. DOI : 10,1023 / A: 1023343620729 . PMID 12779121 . S2CID 1685030 .  
  24. ^ Чан, YL; Lin, KH; Санджая Ляо, ЖЖ; Чен, WH; Чан, MT (2005). «Накопление генов в орхидее Phalaenopsis повышает двойную устойчивость к атаке патогенов». Трансгенные исследования . 14 (3): 279–288. DOI : 10.1007 / s11248-005-0106-5 . PMID 16145836 . S2CID 9274817 .  
  25. ↑ Po-Hung Wu, Ding-Ding Huang и Doris CN Chang (2011) Микоризный симбиоз усиливает рост орхидеи Phalaenopsis и устойчивость к Erwinia chrysanthemi » Африканский журнал биотехнологии, том 10 (50), стр.; 10095–10100.
  26. ^ "(2001). Бактериальные болезни антуриума, диффенбахии, филодендрона и сингониума" (PDF) . ipm.illinois.edu.
  27. ^ Аноним (2012). «Аспарагиназа erwinia chrysanthemi (эрвиназа) для всех». Медицинское письмо о лекарствах и терапевтических средствах . 54 (1388): 32. PMID 22499236 . 
  28. ^ Эдвардс, MC; Доран-Петерсон, Дж. (2012). «Ресурс библиотеки доступа» . Прикладная микробиология и биотехнология . 95 (3): 565–575. DOI : 10.1007 / s00253-012-4173-2 . PMC 3396330 . PMID 22695801 .  
  29. ^ Эдвардс, Мередит и др. «Добавление генов целлобиазы и пектинолитической активности в Escherichia coli для производства топливного этанола из лигноцеллюлозной биомассы, богатой пектином». Прикладная и экологическая микробиология 77.15. (2011): 5184-5191

Внешние ссылки [ править ]

  • Типовой штамм Erwinia chrysanthemi в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию