XANTHOMONAS CAMPESTRIS: คำอธิบายการเพาะปลูกและพยาธิสภาพ - ชีววิทยา - 2026

Xanthomonas campestrisเป็นสายพันธุ์ของโปรตีโอแบคทีเรีย (ชั้น: Gamma Proteobacteria, ลำดับ: Xantomonadales, วงศ์: Xanthomonadaceae) phytopathogenic ที่มีผลต่อพืชที่สำคัญ

X. campestris แสดงระยะ epiphytic ในพืชซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อมัน ระยะนี้เป็นระยะก่อนการติดเชื้อจะเกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียแพร่กระจายเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวย การติดเชื้อจากสายพันธุ์นี้ทำให้เกิดอาการต่างๆในพืชที่ติดเชื้อซึ่งอาจทำให้เสื่อมสภาพไปสู่ความตายได้ในที่สุด

รูปที่ 1. อาการที่เกิดจากการติดเชื้อ X. campestris ที่มา: ผู้เขียน Ninjatacoshell, Wikimedia Commons

X. campestris เป็นที่รู้จักกันดีในการผลิตไบโอโพลีเมอร์แซนแทนกัมหรือแซนแทนซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ขับออกไปยังตัวกลาง (exopolysaccharide) และเพิ่มความหนืดของสารละลายในน้ำ

สารเอ็กซ์โพลีแซ็กคาไรด์แซนแทนเป็นผลพลอยได้ที่สำคัญทางการค้ากลุ่มแรกที่เกิดจากกระบวนการหมักของแป้งข้าวโพด ปัจจุบันมีการผลิตในปริมาณมากและมีการใช้งานมากมายเนื่องจากมีลักษณะเป็นสารเพิ่มความข้นและอิมัลซิไฟเออร์ แซนธานใช้ในอุตสาหกรรมอาหารยาเครื่องสำอางการเกษตรและน้ำมันและอื่น ๆ

คำอธิบาย

Xanthomonas campestris เป็นแบคทีเรียแกรมลบแอโรบิกแอโรบิคเชิงปัญญา เป็นแบบเคลื่อนที่ได้กว้างระหว่าง 0.2 ถึง 0.6 µm และยาวระหว่าง 0.8 ถึง 2.9 µm มันสามารถปรากฏเป็นเส้นใยเดี่ยว ๆ หรือสร้างเส้นใยล้อมรอบด้วยแซนแทนซึ่งเป็นสารเอ็กซ์โพลีแซ็กคาไรด์ที่ผลิตได้

Xanthan สนับสนุนการก่อตัวของฟิล์มชีวภาพ X. campestris และยังดำเนินการป้องกันชุมชนที่จัดตั้งขึ้นในโครงสร้างนี้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน pH รังสีอัลตราไวโอเลตการเปลี่ยนแปลงออสโมติกที่ทำเครื่องหมายและ / หรือความชื้นลดลง

ปฏิสัมพันธ์กับพืช

สายพันธุ์นี้มีกลไกหลายอย่างในการหลีกเลี่ยงการตอบสนองการป้องกันของพืชที่ติดเชื้อ อุปสรรคแรกของพืชต่อการติดเชื้อแบคทีเรียคือผนังเซลล์และสารพื้นผิวที่มีฤทธิ์ต้านจุลชีพ

X. campestris สามารถทำให้พืชติดเชื้อโดยทางปากใบ (รูขุมขนที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อม), ไฮดาโทด (ชนิดของปากใบที่มีน้ำส่วนเกินไหลออกมา) หรือผ่านบาดแผลที่มีอยู่

โดยทั่วไปพืชจะปิดปากใบเมื่อถูกจุลินทรีย์โจมตี อย่างไรก็ตาม X. campestris ก่อให้เกิดปัจจัยความรุนแรงที่ป้องกันไม่ให้ปากใบปิดจึงทำให้แบคทีเรียเข้าสู่พืชได้มากขึ้นจากสภาพแวดล้อมภายนอก

เมื่อแบคทีเรียอยู่ภายในพืชพวกมันจะป้องกันการขนส่งน้ำโดยการขัดขวางเนื้อเยื่อของหลอดเลือด ผลที่ตามมาคือเนื้อใบเน่าและเหี่ยวส่วนที่เป็นโรค

นอกจากนี้ X. campestris ยังผลิตสารประกอบที่เรียกว่า neutral cyclic β- (1,2) glucan ที่ป้องกันการแสดงออกของยีนป้องกันในพืช สารประกอบเหล่านี้สามารถพบได้โดยเกี่ยวข้องกับพื้นที่เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียหรือสามารถขับออกไปยังตัวกลางนอกเซลล์เพื่อให้เกิดการเคลื่อนไหวของแบคทีเรียความรุนแรงและการก่อตัวของฟิล์มชีวภาพ

Xanthan

แซนแทนที่ผลิตโดย Xanthomonas ทำหน้าที่เป็นปัจจัยก่อให้เกิดความรุนแรงยับยั้งการตอบสนองภูมิคุ้มกันของพืชที่ติดเชื้อและเพิ่มความสามารถในการติดเชื้อของแบคทีเรีย

Xanthan เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยน้ำตาล 5 หน่วยที่ทำซ้ำ (2 กลูโคส 2 แมนโนสและกรดกลูคูโรนิก 1 ตัว) และพอลิเมอไรเซส

การสังเคราะห์แซนแทนขึ้นอยู่กับโอเพรอนที่เรียกว่าคลัสเตอร์กัม (ชุดของยีนที่ประกอบขึ้นเป็นหน่วยการทำงาน) ซึ่งมียีน 12 ยีนที่อยู่ภายใต้การควบคุมของพื้นที่โปรโมเตอร์เดียว

การแยกของ

X. campestris pv. Campestris สามารถแยกได้จากเนื้อเยื่อใบที่มีจุดรูปตัว "V" หรือจากเนื้อเยื่อหลอดเลือดที่เสียหายหรือคอพืชนั่นคือจากบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บของพืช

เพื่อให้ได้สายพันธุ์ X campestris พื้นที่ที่ได้รับบาดเจ็บจะถูกเลือกเป็นตัวอย่าง (ใบไม้หรือจุดผลไม้หรือแคงเกอร์) หากไม่พบการบาดเจ็บในพืชเนื้อเยื่อที่ไวต่อความเสียหายมากที่สุดจะถูกนำมาเป็นตัวอย่างและวิเคราะห์โดยอาหารเลี้ยงเชื้อและด้วยเทคนิคปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR)

อาหารเลี้ยงเชื้อ

ในบรรดาอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้มีดังต่อไปนี้:

นมทวี

สำหรับการแยกจุลินทรีย์เบื้องต้นจากตัวอย่างเนื้อเยื่อพืชสามารถใช้ตัวกลาง Milk Tween (MT) ได้:

นมพร่องมันเนย 10 มล., CaCl ₂ 0.25 กรัม, เปปโตนโปรตีเอสหมายเลข 3 10 กรัม, วุ้น Bacto 15 กรัม, ไทโรซีน 0.5 กรัม, Tween 80 10 มล., เซฟาเลซิน 80 มก. (ใน NaOH 2 มล. ที่ 4%), ไซโคลเฮกซิไมด์ 200 กรัม (ในเมทานอล 75% 2 มล.), แวนโคไมซิน 100 มก. (ในน้ำกลั่น 1 มล.)

สารละลายนมพร่องมันเนยเซฟาเลซินไซโคลเฮกซิไมด์และแวนโคไมซินต้องผ่านการฆ่าเชื้อโดยการกรองและเติมลงในอาหารกลางที่อุณหภูมิ 50 ° C

คิงส์บี

หลังจากปล่อยให้โคโลนีของแบคทีเรียเติบโตใน MT แล้วสิ่งที่คล้ายกับ X. campestris มากที่สุด (อาณานิคมของเม็ดสีเหลืองที่ 72 และ 120 ชั่วโมงของการเพาะเลี้ยง) สามารถถ่ายโอนไปยังอาหาร King's B:

โปรตีเอสเปปโตนเบอร์ 3 20 กรัมวุ้น 20 กรัม K ₂ HPO ₄ 1.5 กรัม MgSO ₄ x / H ₂ O 1.5g กลีเซอรอล 10 มล. น้ำกลั่น 700

ควรให้ความร้อนปานกลางถึง 80 ° C ด้วยการกวนทำน้ำกลั่นสูงถึง 1 ลิตรและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและควรปรับ pH เป็น 7.2 ฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 121 ° C เป็นเวลา 15 นาที

สื่อวัฒนธรรมที่หลากหลาย PYM หรือ YMM ยังถูกนำมาใช้ในวัฒนธรรมของ X. campestris

รูปที่ 2 การเพาะเลี้ยง Xanthomonas ในตัวกลางที่เป็นของแข็ง ที่มา: Jarober3 ผ่าน Wikimedia Commons

PYM

ในการเตรียม PYM สำหรับทุก ๆ 1,000 มล. ของปริมาตรรวมให้เพิ่มกลูโคส 10 กรัมสารสกัดเปปโตน 5 กรัมสารสกัดจากมอลต์ 3 กรัมและยีสต์ 3 กรัม

หากคุณต้องการปลูกในอาหารเลี้ยงเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อควรใส่วุ้น 15 กรัมลงในส่วนผสมด้วย

อืม

ในการเตรียมสื่อ YMM คุณต้องมีปริมาตรรวม 1,000 มล.: กลูโคส 10 กรัม, สารละลาย MgSO ₄ : 7H ₂ O 1 มิลลิลิตร (10 กรัม / ลิตร), สารละลาย CaCl ₂ 1 มิลลิลิตร(22 กรัม / ลิตร ), สารละลาย K ₂ HPO ₄ 1 มล. (22 กรัม / ลิตร), สารละลาย FeCl ₃ 1 มิลลิลิตรใน 0.1 M HCl (2 กรัม / ลิตร), กรดคาซามิโน 0.3% m / v (กรดอะมิโนจาก ไฮโดรไลซิสของเคซีน) และ 11% v / v ของสารละลายโซเดียมกลูตาเมต

เงื่อนไขการฟักไข่

เงื่อนไขการฟักตัวของเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ X. campestris ควรอยู่ที่ 27 หรือ 28 ° C และในกรณีของอาหารเลี้ยงเชื้อเหลวควรมีการกวนอย่างต่อเนื่องที่ 200 รอบต่อนาที (รอบต่อนาที)

การผลิต Xanthan

หากต้องการผลิตแซนแทนในกระบวนการหมักต้องจัดหาน้ำตาลกลูโคสซูโครสหรือน้ำเชื่อมข้าวโพด (ระหว่าง 20 ถึง 40 กรัม / ลิตร) รวมถึงสารอาหารอื่น ๆ ที่ให้ไนโตรเจนเป็นแหล่งคาร์บอน

การตรวจจับกิจกรรมการเผาผลาญ

ในการตรวจหา X. campestris ที่ทำงานได้ในเนื้อเยื่อพืชนักวิจัยบางคนแนะนำให้วัดกิจกรรมการเผาผลาญมากกว่าการเติบโตของจุลินทรีย์ในการเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ

การวัดกิจกรรมการเผาผลาญได้ดำเนินการโดยใช้ตัวบ่งชี้ความมีชีวิตผ่านระบบขนส่งอิเล็กตรอน สารประกอบนี้เรียกว่า tetrazolium และเกลือของมันจะรับอิเล็กตรอนจากไฮโดรเจนทำให้เกิด formazan ซึ่งเป็นสารที่ไม่ละลายในน้ำ ดังนั้นการปรากฏตัวที่อยู่ตรงกลางของฟอร์มาซานจึงเป็นตัวบ่งชี้กิจกรรมการเผาผลาญของเซลล์

หนึ่งในอาหารเลี้ยงเชื้อ X. campestris เพื่อทำการทดสอบความมีชีวิตนี้ประกอบด้วย tetrazolium chloride (TTC), triphenyl tetrazolium chloride และสารเติมแต่งอื่น ๆ เช่นโซเดียมคลอไรด์และน้ำตาล เป็นสื่อที่มีสารต่อไปนี้ในปริมาตรรวม 500 มล.: เปปโตน 5 กรัมเคซีนไฮโดรไลซ์ 0.5 กรัมกลูโคส 2.5 กรัมและวุ้น 8.5 กรัม

พยาธิสรีรวิทยา

แบคทีเรีย X. campestris เป็นสาเหตุของโรคต่างๆที่มีผลต่อใบของไม้ประดับ (เช่น Anthurium andreanum) และถั่วทั่วไป (Phaseolus vulgaris L. ) นอกจากนี้ยังมีผลต่อผลไม้หินเช่นอัลมอนด์เนคทารีนเชอร์รี่พีชแอปริคอทพลัมเป็นต้น

X. campestris เป็นที่ทราบกันดีว่ามีผลต่อวงศ์ Brassicaceae หรือตระกูลกะหล่ำซึ่งเป็นหนึ่งใน 10 สายพันธุ์พืชที่อันตรายที่สุดสำหรับกิจกรรมทางการเกษตรโดยเฉพาะในเขตร้อน

ตัวอย่างเช่น X. campestris ทำให้เกิดโรคเน่าดำในกะหล่ำดอก (Brassica oleracea) บรอกโคลี (B. napus) ผักกาดขาว (B. pekinensis) หัวผักกาด (B. rapa) มัสตาร์ด (B nigra) หัวไชเท้า (Rhaphanus sativus) และกะหล่ำปลี (B. fruticulosa)

รูปที่ 3. ใบไม้ที่ได้รับผลกระทบจาก X. campestris ที่มา: David B.Langston ผ่าน Wikimedia Commons

อาการที่เกิดจาก X. campestris เริ่มปรากฏบนใบและจากนั้นอาจปรากฏบนผลไม้และกิ่งก้าน พวกมันเกี่ยวข้องกับจุดใบสีเหลืองที่ผิดปกติและเชิงมุม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 5 มม.) ซึ่ง จำกัด โดยเส้นเลือดที่ถูกทำลายในที่สุด

แผลไหม้ทางใบก็เกิดขึ้น จุดบนผลไม้ การเหี่ยวของหลอดเลือดและลักษณะของแผลคลอโรติกหรือเนื้อตายในรูปตัว "V"

จุดปรากฏบนขอบใบและรอบ ๆ กลางใบ การสูญเสียใบอาจเกิดขึ้นกับพืช จุดสีเขียวปรากฏบนผลไม้ที่กลายเป็นเนื้อร้ายและอาจแตกได้ แคงเกอร์ก็เกิดขึ้นได้เช่นกัน

อ้างอิง

1. Dow, JM, Crossman, L. , Findlay, K. , He, Y.-Q. , Feng, J.-X. , & Tang, J.-L. (2003). การแพร่กระจายของฟิล์มชีวภาพใน Xanthomonas campestris ถูกควบคุมโดยการส่งสัญญาณของเซลล์ - เซลล์และจำเป็นสำหรับการทำให้พืชมีความรุนแรงเต็มที่ Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (19), 10995–11000 ดอย: 10.1073 / pnas.1833360100
2. Hayward, AC, Swings, JG และ Civerolo, EL (1993) Xanthomonas Springer เนเธอร์แลนด์ หน้า 407
3. Papagianni, M. , Psomas, S. , Batsilas, L. , Paras, S. , Kyriakidis, D. และ Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001) การผลิต Xanthan โดย Xanthomonas campestris ในกลุ่มวัฒนธรรม ชีวเคมีในกระบวนการ, 37 (1), 73-80. ดอย: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam, S. , & England, R. (2006). การทบทวนการผลิตหมากฝรั่งแซนแทนจากแป้งที่ไม่ได้ดัดแปลงโดย Xanthomonas campestris Enzyme and Microbial Technology, 39 (2), 197–207 ดอย: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. Stewart, P. และ Globig, S. (2011). Phytopathology ในพืช. สำนักพิมพ์ Apple Academic หน้า 334