باکتری گال تاجی

                   Introduction

Agrobacterium tumefaciens, the cause of the economically important disease, crown gall, has also been studied for years because of its remarkable biology. The mechanism this bacterium uses to parasitize plant tissue involves the integration of some of its own DNA into the host genome resulting in unsightly tumors and changes in plant metabolism. A. tumefaciens prompted the first successful development of a biological control agent and is now used as a tool for engineering desired genes into plants.

48.gif

 

Agrobacterium tumefaciens

باکتری گال تاجی"tumefaciens"Agrobactrrium  :آفت دامنه وسیعی از از گیاهان دولپه ای ( پهن برگان)و گیاهان خانواده رز از قبیل سیب ، گلابی ، هلو، گیلاس : بادام ، تمشک و رز  می باشد. یک گونه دیگر از اگروباکتریوم ها ( بیووار 3)عامل بیماری گال تاجی درخت انگور است. این باکتری خاکزی است و فرم های مقاوم آن سالها در خاک باقی می ماند.  این باکتری در خاک وارد شده و خاک را آلوده می کند و گیاه سالم بعدی را هم که در این خاک کشت می شود را نابود می کند. در ناحیه طوقه به شکل نخود در می آید و به سرعت رشد کرده و بزرگ می شود و مانع رشد گیاه می شود. نوع دیگری از این باکتری است بنام Hairy root که ریشه ها در آن حالت مویی پیدا می کند و ریشه خشک می شود و محل آن بشکل کچلی در می آید و خطرناکتر است مثل گوجه فرنگی و گیاهان زراعی.09.gif

سرطان گیاهی اکثرا در درختان میوه و نیشکر و سایر گیاهانی که دارای برگ پهن هستند دیده می شود و نقطه ی پیدایش آن در محل خروج ساقه از زمین است. عامل سرطانزای گیاهی اگروباکتریوم تومفاسینس(Agrobacteriumtumefaciens  از نوع باکتری های گرم منفی ، دارای کپسول و مژک های قطبی و فاقد هاگ است. این باکتری یاخته های عادی گیاهی را به نوع سرطانی تغییر می دهد. زمانی که یاخته های سرطانی به وجود آمدند مستقل از وجود باکتری بیماری زا قادر به تولید یاخته های غیر طبیعی خواهند بود. درجه حرارت بهینه برای این باکتری هوازی 25 تا 35 درجه است . "اگروباکتریوم تومفاسینس" در سراسر کره ی زمین تعداد بسیار متنوعی از گیاهان را آلوده می کند.16.gif

اگروباکتریوم تومفاسینس(Agrobacterium tumefaciens)عامل یکی ازبیماریهای مهم از لحاظ اقتصادی به نام" گال تاجی" است. این باکتری به دلیل آنگه از لحاظ زیست شناسی بسیار قابل توجه و مهم است سالهای زیادی است که مورد مطالعات وسیعی قرارگرفته است.

مکانیسمی که این میکروب گیاهی برای تهاجم به بافت گیاه میزبان از آن استفاده می کند بدین صورت است که ، قسمتی از  DNAآن در درون ژنوم میزبان قرار گرفته و به آن ملحق  می گردد که در نتیجه باعث بوجود آمدن تومورهای بدشکلی روی بافت گیاه و تغییر در متابولیسم گیاه میزبان میگردد.

اگروباکتریوم تومفاسینس   (AT) عامل تسریع توسعه اولیه و موفقیت آمیز در برخی از روشهای کنترل بیولوزیکی است و هم اکنون از آن بعنوان ابزاری برای مهندسی کردن ژنهای مطلوب در درون سلولهی گیاهان استفاده می شود.

در گذشته استفاده از Agrobacterium tumefaciens به عنوان ناقلی برای خلق گیاهان تراریخته یک رویا بود. امروزه به راحتی با این باکتری انتقال ژن به بسیاری از گونه­های مهم زراعی و باغی انجام می­شود و تعداد گونه­هایی که مستعد انتقال ژن با آگروباکتریوم هستند، روز به روز افزایش می­یابد. در تعدادی از کشورهای پیشرفته، سطح وسیعی از مزارع گیاهان مهم اقتصادی مثل ذرت، سویا، کلزا، پنبه، سیب­زمینی و گوجه فرنگی به گیاهان تراریخته اختصاص یافته است و روند رو به رشدی در تولید این گیاهان تراریخته با استفاده از آگروباکتریوم، در مقایسه با بمباران ذره­ای دیده می­شود. اما هنوز چالش­های متعدد مستقل از ژنوتیپ در انتقال ژن به بسیاری از گونه­های مهم زارعی و همچنین گونه­های جنگلی مورد استفاده در صنایع چوب و کاغذ وجود دارد. به علاوه، ابراز پایدار و قابل پیش­بینی ژن­های تراریخته کماکان  پیچیده می­باشد نکته ای که در این مقاله حائز اهمیت است، استفاده از تکنیک های مهندسی ژنتیک برای مبارزه با این عارضه است زیرا همانطور که در ادامه مبحث خواهیم دید راه های مبارزه قدیمی بسیار هزینه بر و طولانی مدت است و تعدد در تکرار آنها مسئله ای کاملا ضروری است و این در حالی است که گیاهان تراریخته باعث حذف این تکرار ها خواهند شد.

HOST RANGE AND DISTRIBUTION

دامنه میزبانها ، پراکندگی و انتشار

اگروباکتریوم تومفاسینس ( (AT  پراکندگی جهانی داردو بیشتر از 60 خانواده مختلف از گیاهان دولپه ای جزء میزبانان این باکتری قرار می گیرند. "گال تاجی "اغلب اوقات در هسته میوه ها ، درخت های  سیب و همینطور در تمشک جنگلی و چندین گونه از گیاهان زینتی نیز یافت می گردد.گونه جدیدی به نام A. vitis نیز بتازگی بعنوان عامل ایجاد گال در انگور و تعداد دیگری گیاه پیشنهاد گردیده است.

IDENTIFICATION

تشخیص

اگروباکتریوم تومفاسینس (   (AT  عضو خانواده" ریزوبیاسه" می باشد. این گروه از باکتریها گرم منفی اند و در شزایط بی هوازی رشد کرده ((AN AIROBIC    و فاقد اشکال اندوسپوری هستند. سلولها میله ای شکل ((rod likeو متحرکند. این باکتریها به نسبت 1 به 6 دارای "فلاژلهای پریتریکوس" هستند. اندازه سلولها از 6/ تا 1 میکرو متر و 1.5 تا 3 میکرومتر متغبر است و به اشکال منفرد و گاه به فرم دیپلوئید ( دوتایی) ددیده می شوند.هنگام کشت در محیط های حاوی کربوهیدرات ، سلولها مقادیر فراوانی از پلی ساکاریدهای خارج سلولی تولید می کنند که سبب حجیم شدن کلنی ها می شود . کلنی های این باکتری در محیط کشت ظاهری لزج مانند دارد.

 از آجا که طبقه بندی های قدیم تا اندازه ای مبهم و گنگ بود بتازگی و درآخرین و جدیدترین روش، گونه های اگروباکتریوم را با استفاده از تکنیک تعیین توالی ژنومی وبر اساس تعیین توالی RNA"های ریبوزومی" طبقه بندی کرده اند. بدین ترتیب سه بیو وار به نام های "Agrobacterium tumefaciens"بیووار I ،" A.RADIOBACTER بیووار I" و A.RHIZOGENES"   بیووار I "را مورد شناسایی قرار داده اند.  

(اگروباکتریوم تومفاسینس- رادیوباکتر – ریزوژنز)

 

"ISOLATION"

جدا سازی

اگروباکتریوم تومفاسینس (   (AT  را به شکل موثری از بافت گال ، خاک و حتی آب جداسازی و شناسایی نموده اند. بافت گال مطلوب جهت جداسازی "اگروباکتریوم تومفاسینس" ،از بافت های جوان و، در حال رشد و فعال است که به رنگ سفید و یا کرم رنگ دیده می شود. سطح گال را قبل از نمونه گیری بایستی با دآب  فراوان شستشو داده و یا با استفاده از مایع سفید کننده 20% استریل نمود و سپس به مدت چند دقیقه با آب استریل شده شستشوداد. سپس از محل های مختلف بافت سفیدگال برش های کوچکی بعنوان نمونه جدا می نمایند. سپس این قطعات را درون یک لوله آزمایش حاوی آب مقطر استریل یا بافر" ورتکس" قرار داده و حداقل به مدت 30 دقیقه نگهداری می کنیم. بعد از این مدت ، با استفاده از" لوپ" رگه ای راز این سوسپانسیون را در محیط کشت (   (AT تلقیح می نماییم و سپس در دمای 27-25 در جه سانتی گراد انکوبه می نماییم. زمان رشد با توجه به نوع گونه ها متفاوت است.

همچنین با استفاده از محیط های کشت انتخابی (selective) اگروباکتریوم تومفاسینس را از سوسپانسیون خاک  و همچنین آبهایی که جهت آبیاری استفاده می شود جداسازی می نمایند.   نکته ای که بسیار حائز اهمیت است  ، این است که لزوما رشد باکتری اگروباکتریوم تومفاسینس در محیط کشت به معنی آن نیست که این باکتری میتواند باعث تحریک گیاه و ایجاد گال گردد. زیرا تنها سلولهاییکه دارا ی پلاسمید اختصاصی Tiهستند باعث این ضایعه می گردند. گونه های اگروباکتریوم تومفاسینس که فاقد پلاسمید فوق هستند در محیط ریزوسفر با سایر باکتریها به طور مستقل زندگی می کنند و قادر به ایجاد بیماری نیستند.

 


SYMPTOMS

علائم و نشانه ها

 

عارضه گال تاجی در ابتدا به صورت برجستگی کوچکی در ریشه و یا ساقه های نزدیک به سطح خاک و به ندرت در اندام هوایی گیاه ظاهر می گردد. تومورهای جوان، اغلب اوقات شبیه پینه استخوانی شکلی هستند که با مسن تر شدن ، شکل آنها نیز تغییر یافته و کاملا بی قاعده و نامنظم می شود. و رنگ آنها نیز به قهوه ای و یی سیاه تغییر می یابد. تومورها ممکن است تنها بواسطه یک لایه باریک به گیاه متصل باشند و یا ممکن است به صورت یک برجستگی روی ساقه ظاهر شوند که البته هیچکدام بردیگری ارجهیت خاصی ندارد . بافت گال در نهایت حالت اسفنجی به خود گرفته و پوسیده خواهد شد و یا اینکه گال می تواند به شکل یک توده چوبی سفت برجابماند. تومورهای متعددی در قسمتهای مختلف گیاه رشد کرده و باعث پوسیدگی کامل سطح گیاه و یا قسمتی از آن می گردد.

این عارضه در فواصل زمانی مشخصی به طور مکرر توسعه یافته و بر روی گیاه تظاهر می یابد. از علائم ثانویه می توان به کوتاه ماندن گیاه ، کلروتیک شدن برگها و حساس شدن گیاه در برابر عفونت های ثانویه و همچنیسن کاهش مقاومت گیاه در برابر شرایط نامساعد محیطی اشاره نمود.

 

LIFE CYCLE OF PHATOGEN

چرخه زندگی پاتوژن

گونه های پاتوزن اگروباکتریوم تومفاسینس (    (AT   می توانند به مدت بیش از دو سال در خاک به صورت ساپروفیت زنده بمانند. هنگامیکه که گیاه میزبان توسط حشرات آفت دچار آسیب می گردند ، باکتریها از طریق ناحیه دچار جراحت به روش "شیمیو تاکسی" وارد بافت گیاه شده و سلولهای گیاه را نیز آلوده می سازند. سپس این باکتریها باعث تحریک سلولهای آلوده گیاه شده که در نتیجه این تحریک سلولهای میزبان با سرعت زیا و به شکل بی قاعده و نامنظمی شروع به تکثیر می نمایند. باکتری گیاهی این عمل را از طریق الحاق نمودن قطعه ای از اسید نوکلئیک خوددرون کروموزوم سلول میزبان  انجام میدهد. با ملحق شدن DNAباکتری به کروموزوم میزبان تولید" سیتوکینین ها" و" اکسین ها "که برای باکتری حکم مواد غذایی را دارد و همچنین از هورمونهای تنظیم کننده رشد گیاه هستند بیش از حد تولید شده  و در نتیجه فرآیندهای رشد سلولهای گیاهی با سرعت بیشتری انجام شده و باعث بوجود آمدن یک توده سفید رنگ یا کرم رنگ می گردد.این سلولهای ممکن است بیش از یک هسته داشته باشند. در نهایت رشد بافت باعث بوجود آمدن یک تومور در ریشه و یا ساقه های نزدیک سطح خاک می گردد. باکتریهای  ATفضاهای بین سلولی محیط پیرامونی گال را اشغال می کنند و البته این باکتری در مرکز گال یافت نمی شود. از آنجا که تومور توسط اپیدرم محافظت نمی گردد ، بدین ترتیب بافت گیاه در برابر عفونت های ثانویه ، حشرات و ساپروفیت ها بسیار آسیب پذیر است.

بافت گیاه به دلیل عفونت های ثانویه بتدریج تخریب شده و در نهایت به رنگ قهوه ای و یا سیاه در می آید.بدین ترتیب  اگروباکتریوم های موجود در بافت گال بعد از تخریب آن به درون خاک برگشته ،  و یا توسط فرسایش خاک و یا همراه آب به نواحی دیگر منتقل می گردند. و تا زمان دیگر که شرایط برای عفونت ایجاد شود در خاک باقی می مانند. در گیاهان همیشه بهار ( دائمی) قسمتی از بافت عفونی در گیاه باقی می ماند  و اگروباکتریوم تومفاسیانس با وجود پوست اندازی گال در گیاه باقی مانده و با شروع فصل جدید در گیاه فعال می گردد.  

/ 2 نظر / 97 بازدید

من به شما تبریک میگو یم و آرزو میکردم کاش جای شما بو دم چون من کار شما را بسیار زیاد دوست دارمو این هم برای شما