Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ксантомонады
Xanthomonas Culture.jpg
Xanthomonas translucens, растущий на сахарозно-пептонном агаре, показывает желтый пигмент
Научная классификация е
Домен:Бактерии
Тип:Протеобактерии
Учебный класс:Гаммапротеобактерии
Заказ:Xanthomonadales
Семья:Xanthomonadaceae
Род:Xanthomonas
Dowson 1939 г.
Разновидность

X. albilineans
X. alfalfae
X. ampelina
X. arboricola
X. axonopodis
X. boreopolis
X. badrii
X. bromi
X. сатрезМз
X. cassavae
X. Citri
X. codiaei
X. тыквенных культур
X. cyanopsidis
X. cynarae
X. euvesicatoria
X. frageriae
Х. gardneri
Х. holcicola
Х. hortorum
Х. hyacinthi
Х. maliensis
Х. malvacearum
Х. maltophila
Х. manihotis
Х. melonis
Х. огугае
Х. papavericola
Х. прободающий
Х. phaseoli
Х. писи
Х. Populi
Х. sacchari
Х . theicola
X. translucens
X. vasicola
X. vesicatoria

Xanthomonas (от греч. Xanthos - «желтый»; monas - «сущность») - род Proteobacteria , многие из которых вызывают болезни растений . [1] Существует не менее 27 видов Xanthomonas, связанных с растениями . , которые вместе заражают не менее 400 видов растений. Различные виды обычно имеют специфический хозяин и / или диапазон тканей и стратегии колонизации. [1]

Таксономия [ править ]

Род Xanthomonas был предметом многочисленных таксономических и филогенетических исследований и впервые был описан как Bacterium vesicatorium как патоген перца и томата в 1921 году. [2] Доусон [3] позже реклассифицировал бактерию как Xanthomonas campestris и предложил род Xanthomonas . [4] Xanthomonas впервые был описан как монотипический род, и дальнейшие исследования привели к разделению на две группы, A и B. [5] [6] Более поздняя работа с использованием ДНК: гибридизация ДНК послужила основой для общей классификации видов Xanthomonas . [7][8] Другие инструменты, включая анализ мультилокусных последовательностей и полиморфизм длины амплифицированных фрагментов, использовались для классификации внутри клад. [9] [10] В то время как предыдущие исследования продемонстрировали сложность рода Xanthomonas , недавние исследования, похоже, привели к более четкой картине. Совсем недавно полногеномный анализ несколькихштаммов Xanthomonas в основном поддерживает предыдущие филогении. [11] Xanthomonas spp . эволюционно связаны с условно-патогенным микроорганизмом человека Stenotrophomonas maltophilia , который ранее назывался Xanthomonas maltophilia . [12] Есть предложение о реорганизацииXanthomonas banana и кукуруза / патотипы кукурузы в соответствии с самыми последними филогенетическими данными. [13]

Морфология и рост [ править ]

Индивидуальные характеристики ячеек включают:

  • Тип ячейки - прямые стержни
  • Размер - ширина 0,4 - 1,0 мкм, длина 1,2 - 3,0 мкм
  • Подвижность - подвижность одним полярным жгутиком

Характеристики роста колонии включают:

  • Слизистые, выпуклые и желтые колонии на среде YDC [14]
  • Желтый пигмент из ксантомонадина, содержащий бром
  • Большинство из них продуцируют внеклеточные полисахариды в больших количествах.
  • Температурный режим - от 4 до 37 ° C, оптимальный рост 25-30 ° C [1]

Результаты биохимических и физиологических тестов:

  • Окраска по Граму - отрицательная
  • Облигатные аэробы [1]
  • Каталаза положительная [14]
  • Оксидаза отрицательный [14]


Патогены растений Xanthomonas [ править ]

Симптомы заболеваний, вызванных Xanthomonas [1]

Виды Xanthomonas могут вызывать бактериальные пятна и ожоги на листьях, стеблях и плодах многих видов растений. [15] Патогенные виды демонстрируют высокую степень специфичности, и некоторые из них делятся на несколько патоваров , обозначение вида основано на специфичности хозяина.

Язвы цитрусовых , вызванные Xanthomonas citri subsp. citri - экономически важное заболевание многих видов цитрусовых (лайм, апельсин, лимон, памело и др.) [11]

Бактериальная пятнистость на листьях за последние годы стала причиной значительных потерь урожая. Причины этого заболевания включают Xanthomonas euvesicatoria и Xanthomonas perforans = [ Xanthomonas axonopodis (син. Campestris ) pv. vesicatoria ], Xanthomonas vesicatoria и Xanthomonas gardneri . В некоторых районах, где заражение начинается вскоре после пересадки, весь урожай может быть потерян в результате этого заболевания. [16] Xanthomonas campestris pv. punicae вызывают бактериальный ожог помограната.

Бактериальный ожог риса, вызванный Xanthomonas oryzae pv. oryzae - это болезнь, которая встречается во всем мире и особенно разрушительна для рисоводческих регионов Азии. [17]

Патогенез растений и борьба с болезнями [ править ]

Xanthomonas spp. жизненный цикл [1]

Зараженные семена, сорняки, инфицированные растительные остатки являются основным путем передачи. Инфекция начинается с эпифитной стадии - то есть бактерии растут на надземных тканях растения-хозяина (листья, плоды и т. Д.), Затем следует эндофитная стадия, когда бактерии проникают в ткани хозяина и колонизируют их через раны или естественные отверстия. Когда популяция бактерий увеличивается, они снова появляются на поверхности и передаются в основном ветром, дождем, семенами или сельскохозяйственной техникой, в то время как животные и насекомые-переносчики, по-видимому, играют незначительную роль. [1]

Xanthomonas использует поверхностные полисахариды, адгезионные белки и пили типа IV для прикрепления к поверхности и может образовывать биопленки для поддержания абиотических стрессов (УФ, засуха и т. Д.). Xanthomonas вырабатывает ксантомонадины - желтые пигменты, которые защищают от излучения естественного света. Устойчивость к УФ-излучению в основном обеспечивается генами, связанными с окислительным стрессом и репарацией ДНК. Реакция на свет важна для патогенности этих бактерий и регулирует прикрепление к поверхности и образование биопленки. [1]

Xanthomonas обладают почти всеми известными системами секреции (типы от I до VI), которые играют разные роли в жизненном цикле и цикле болезни, при этом система секреции типа III ( T3SS ) является ключевым фактором патогенности. [12] Как правило, Xanthomonas T3SS вводит коктейль из 20-30 эффекторных белков, которые мешают иммунной системе растений и различным клеточным процессам хозяина. Многие из эффекторов предположительно избыточны, поскольку отдельные делеции эффекторных генов не ухудшают вирулентность, однако мутации в аппарате T3SS имеют сильный эффект. Секреция эффекторов координируется с экспрессией других факторов вирулентности через общие регуляторные сети. [12] Было высказано предположение, что репертуар эффекторов является определяющим фактором специфичности хозяина.[18] Xanthomonas активно убивает другие бактерии, используя систему секреции типа IV, и защищается от амеб, используя систему секреции типа VI. [19] [20] [1]

Для предотвращения инфекций ключевым моментом является ограничение распространения бактерий. Доступны некоторые устойчивые сорта определенных видов растений, поскольку это может быть наиболее экономичным средством борьбы с этим заболеванием. Для химического контроля лучше всего использовать профилактические меры, чтобы снизить вероятность развития бактерий. Медьсодержащие продукты предлагают некоторую защиту наряду с антибиотиками полевого класса, такими как окситетрациклин , который маркирован для использования на некоторых продовольственных культурах в Соединенных Штатах. Лечебное применение химических пестицидов может замедлить или уменьшить распространение бактерии, но не вылечит уже больные растения. [21] При борьбе с бактериальными заболеваниями важно сверяться с этикетками химических пестицидов, так как различные Xanthomonasвиды могут по-разному реагировать на эти приложения. Чрезмерное использование методов химического контроля также может привести к выбору устойчивых изолятов, поэтому такие применения следует рассматривать как крайнее средство.

Также рассматривается возможность использования бактериофагов, однако основными ограничивающими факторами являются их чувствительность к условиям окружающей среды и, в частности, к УФ-излучению. Полезные для растений микроорганизмы или ослабленные штаммы Xanthomonas проходят испытания в качестве средства биоконтроля, поскольку они могут конкурировать, занимая одну и ту же нишу и даже уничтожая патогенный штамм. Другой потенциальной стратегией является создание видов растений, устойчивых к Xanthomonas . [1]

Промышленное использование [ править ]

Виды Xanthomonas производят съедобный полисахарид, называемый ксантановой камедью, который имеет широкий спектр промышленного применения, включая продукты питания, нефтепродукты и косметику. Ксантан также играет роль в цикле болезни Xanthomonas . [1] В частности, ксантановая камедь является одним из основных компонентов матрицы биопленок. Биопленки помогают этим бактериям выдерживать абиотические стрессы на поверхности листьев. Гены биосинтеза ксантановой камеди включают оперон камеди ( gumB-gymM ), кодирующий 12 ферментов. [1] Производство ксантана Xanthomonas spp . которые процветают в системах сосудистых растений, могут блокировать поток воды в растении и, как следствие, вызывать увядание. [12]

Ресурсы Xanthomonas [ править ]

Изоляты большинства видов Xanthomonas доступны из Национальной коллекции патогенных бактерий растений в Великобритании и других международных коллекций культур, таких как ICMP в Новой Зеландии, CFBP во Франции и VKM в России. Его также можно вывезти из MTCC India.

Несколько геномов Xanthomonas были секвенированы, и дополнительные наборы данных / инструменты доступны на сайте Xanthomonas Resource. [22]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l An SQ, Potnis N, Dow M, Vorhölter FJ, He YQ, Becker A, et al. (Октябрь 2019 г.). «Механистические взгляды на адаптацию хозяина, вирулентность и эпидемиологию фитопатогена Xanthomonas» . FEMS Microbiology Reviews . 44 (1): 1–32. DOI : 10.1093 / femsre / fuz024 . PMID  31578554 .
  2. ^ Дойдж Э.М. (1921). «Язвы томата» . Летопись прикладной биологии . 7 (4): 407–30. DOI : 10.1111 / j.1744-7348.1921.tb05528.x .
  3. ^ Доусона WJ (1939). «О систематическом положении и родовых названиях грамотрицательных бактериальных возбудителей растений». Zentralblatt für Bakteriologie, Parasitenkunde, Infektionskrankheiten und Hygiene. : 177–193.
  4. ^ Young JM, Dye DW, Брэдбери JF, Panagopoulos CG, Robbs CF (1978). «Предлагаемая номенклатура и классификация патогенных бактерий растений». Новозеландский журнал сельскохозяйственных исследований . 21 (1): 153–177. DOI : 10.1080 / 00288233.1978.10427397 . ISSN 0028-8233 . 
  5. ^ Стойло RE, Beaulieu C, Эгель DS (1994). «Две генетически разнообразные группы штаммов включены в Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria » . Int J Syst Bacteriol . 44 : 47–53. DOI : 10.1099 / 00207713-44-1-47 .
  6. ^ Vauterin л, Качели J, K Kersters, Гиллис M, Mew TW, Шрот MN, и др. (1990). «На пути к усовершенствованной таксономии Xanthomonas» . Int J Syst Bacteriol . 40 (3): 312–316. DOI : 10.1099 / 00207713-40-3-312 .
  7. ^ Rademaker JL, Louws FJ, Schultz MH, Rossbach U, L Vauterin, Качели J, де Брейна FJ (сентябрь 2005). «Комплексный вид для таксономической деформации ксантомонад» . Фитопатология . 95 (9): 1098–111. DOI : 10,1094 / фито-95-1098 . PMID 18943308 . 
  8. ^ Vauterin л, Hoste В, Kersters К, Качели J (1995). «Реклассификация Xanthomonas» . Int J Syst Evol Microbiol . 45 (3): 472–489. DOI : 10.1099 / 00207713-45-3-472 .
  9. ^ Ah-You N, Gagnevin L, Grimont PA, Brisse S, Nesme X, Chiroleu F и др. (Февраль 2009 г.). «Полифазная характеристика ксантомонад, патогенных членам Anacardiaceae, и их родство с видами Xanthomonas» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 59 (Pt 2): 306–18. DOI : 10.1099 / ijs.0.65453-0 . PMID 19196770 . 
  10. Перейти ↑ Young JM, Wilkie JP, Park DS, Watson DR (2010). «Новозеландские штаммы патогенных бактерий растений, классифицированные с помощью анализа множественных локусов; предложение Xanthomonas dyei sp. Nov» . Завод Патол . 59 (2): 270–281. DOI : 10.1111 / j.1365-3059.2009.02210.x .
  11. ^ a b Родригес-Р. Л., Грахалес А., Арриета-Ортис М. Л., Салазар С., Рестрепо С., Бернал А. (март 2012 г.). «Филогения на основе геномов рода Xanthomonas» . BMC Microbiology . 12 : 43. DOI : 10,1186 / 1471-2180-12-43 . PMC 3359215 . PMID 22443110 .  
  12. ^ a b c d Büttner D, Bonas U (март 2010 г.). «Регуляция и секреция факторов вирулентности Xanthomonas» . FEMS Microbiology Reviews . 34 (2): 107–33. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2009.00192.x . PMID 19925633 . 
  13. ^ Studholme, Дэвид Дж .; Плетеный, Эммануэль; Абраре, Садик Муземил; Аспин, Эндрю; Богданове, Адам; Бродерс, Кирк; Даброу, Зоя; Грант, Мюррей; Джонс, Джеффри Б.; Карамура, Джорджина; Лэнг, Джиллиан; Лич, янв; Махуку, Джордж; Накато, Глория Валентайн; Коутиньо, Тереза; Смит, Джулиан; Бык, Кэроли Т. (2020). «Перенос Xanthomonas campestris pv. Arecae и X. campestris pv. Musacearum на X. vasicola (Vauterin) как X. vasicola pv. Arecae comb. Nov. И X. vasicola pv. Musacearum comb. Nov. И Описание X. vasicola pv. vasculorum pv. nov » . Фитопатология . Американское фитопатологическое общество . 110 (6): 1153–1160. doi : 10.1094 / phyto-03-19-0098-le . ISSN  0031-949X .
  14. ^ a b c Schaad NW, Джонс Дж. Б., Чун В. (2001). «Лабораторное руководство по идентификации патогенных бактерий растений, 3-е изд.»: 175–199. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  15. ^ Boch J, Bonas U (сентябрь 2010). "Эффекторы Xanthomonas AvrBs3 типа III: открытие и функции". Ежегодный обзор фитопатологии . 48 : 419–36. DOI : 10.1146 / annurev-phyto-080508-081936 . PMID 19400638 . 
  16. ^ Ritchie DF (2000). «Бактериальная пятнистость перца и помидора». Инструктор по охране здоровья растений . DOI : 10,1094 / PHI-I-2000-1027-01 .
  17. ^ Mew TW, Альварес AM, Лич JE, Качели J (1993). «Сосредоточьтесь на бактериальном ожоге риса». Болезнь растений . 77 : 5–13. DOI : 10,1094 / ФД-77-0005 .
  18. ^ Hajri A, Brin C, Hunault G, Lardeux F, Lemaire C, Manceau C и др. (Август 2009 г.). Ян Ч. (ред.). Гипотеза «репертуар для репертуара»: репертуары эффекторов третьего типа являются кандидатами на определение специфичности хозяина у Xanthomonas » . PLOS ONE . 4 (8): e6632. Bibcode : 2009PLoSO ... 4.6632H . DOI : 10.1371 / journal.pone.0006632 . PMC 2722093 . PMID 19680562 .  
  19. ^ Соуза Д.П., Ока Г.У., Альварес-Мартинес CE, Биссон-Филхо А.В., Дангер Г., Хобейка Л. и др. (Март 2015 г.). «Убийство бактерий через систему секреции типа IV» . Nature Communications . 6 (1): 6453. Bibcode : 2015NatCo ... 6.6453S . DOI : 10.1038 / ncomms7453 . PMID 25743609 . 
  20. ^ Байер-Сантос Е., Лима Л.Д., Сесети Л.М., Ратагами С.Ю., де Сантана Е.С., да Силва А.М. и др. (Апрель 2018 г.). «Xanthomonas citri T6SS опосредует устойчивость к хищничеству Dictyostelium и регулируется σ-фактором ECF и родственной киназой Ser / Thr». Экологическая микробиология . 20 (4): 1562–1575. DOI : 10.1111 / 1462-2920.14085 . PMID 29488354 . S2CID 3579518 .  
  21. ^ Ellis SD, Бем MJ, Коплин D (2008). «Бактериальные болезни растений». Информационный бюллетень Университета штата Огайо .
  22. ^ Koebnik R (7 августа 2012), ХапОг ресурсов