Rhizobium radiobacter

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 4. november 2019; checks kræver 3 redigeringer .
Rhizobium radiobacter

Elektronmikrofotografi af Rhizobium radiobacter i færd med at inficere en gulerodscelle , starten på plasmidoverførsel
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Alfa proteobakterierBestille:RhizobiumFamilie:RhizobiaceaeSlægt:RhizobiumUdsigt:Rhizobium radiobacter
Internationalt videnskabeligt navn
Rhizobium radiobacter ( Beijerinck og van Delden 1902) Young et al. 2001
Synonymer
ifølge LPSN [1] [2] :
  • Achromobacter radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Bergey et al. 1934
  • Agrobacterium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Conn 1942
  • Agrobacterium tumefaciens (Smith og Townsend 1907) Conn 1942
  • Alcaligenes radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Conn 1939
  • Bacillus radiobacter
    Beijerinck og van Delden 1902
  • Bacterium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Löhnis 1905
  • Bacterium tumefaciens
    Smith og Townsend 1907
  • Phytomonas tumefaciens (Smith og Townsend 1907) Bergey et al. 1923
  • Polymonas tumefaciens (Smith og Townsend 1907) Lieske 1928
  • Pseudomonas radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Krasil'nikov 1949
  • Pseudomonas tumefaciens (Smith og Townsend 1907) Duggar 1909
  • Rhizobium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Pribram 1933
  • Rhizobium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Conn 1942

Rhizobium radiobacter  (lat.) (også kendt som Agrobacterium tumefaciens ) er en art af gram-negative , obligat aerobe , stavformede jordbakterier af slægten Rhizobium . I stand til at transformere planteceller ved hjælp af et specielt plasmid . Fytopatogen forårsager dannelsen af ​​de såkaldte krongaller i planter, betinget patogenicitet er også kendthos mennesker, der lider af immundefektsygdomme, såsom AIDS [3] . Anvendes i genteknologi til at transformere planter.

Taksonomis historie

Arten Rhizobium radiobacter er historisk blevet beskrevet som to linjer af synonymer.

I den første linje ( Rhizobium radiobacter ) blev første gang beskrevet af Beijerinck og van Delden i 1902 under navnet Bacillus radiobacter . Derefter overførte taksonomer arten flere gange til andre slægter: Löhnis i 1905 - i Bacterium , Primbran (Pribram) i 1933 - i Rhizobium , Bergey (Bergey) i 1934 - i Achromobacter , Conn (Conn) i 1939 og i Alcaligenes - i 19429 .—til slægten Rhizobium [2] .

I anden linje ( Agrobacterium tumefaciens ) blev arten første gang beskrevet af Smith (Smith) og Townsend (Townsend) i 1907 under navnet Bacterium tumefaciens (fra tumor - " tumor " og facere - "gør, handle", navnet afspejlede bakteriens evne forårsager plantetumorer). Dette blev efterfulgt af flere overførsler til andre slægter ( Pseudomonas - Phytomonas - Polymonas ), indtil Conn i 1942 omklassificerede arten under navnet Agrobacterium tumefaciens [1] .

I 1993 foreslog Sawada et al. at afskaffe navnet Agrobacterium tumefaciens (Smith et Townsend 1907) Conn 1942 som et illegitimt sen synonym for navnet Agrobacterium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Conn mission 1942 bevarede Agrocommissionen, men [ 42] tumefaciens som typeart af slægten Agrobacterium Conn 1942 [5] . I 2001 foreslog Young et al. at overføre Agrobacterium- arter , herunder Agrobacterium tumefaciens , til slægten Rhizobium , hvilket løste spørgsmålet om artsepitetet tumefaciens , som ophørte med at være mølkugle efter afskaffelsen af ​​slægten [6] og begge arter. synonymer slået sammen til Rhizobium radiobacter (Beijerinck og van Delden 1902) Young et al. 2001 .

Biologiske egenskaber

Morfologi

Lige eller let buede stavformede bakterier 0,6–1,0 × 1,5–3,0 µm i størrelse. Dann ikke sporer , mobil. Bær 1-4 flageller peritrichalt placeret. Arrangeret enkeltvis eller i par.

Kulturelle egenskaber

Chemoorganoheterotroph , obligat aerobe . Kræver ikke specifikke faktorer for vækst på kunstige næringsmedier. I stand til at bruge et relativt stort udvalg af organiske stoffer som eneste kulstofkilde ( N-acetylglucosamin , α - alanin , β-alanin, arabinose , aspartat , dulcite , etc.), i stand til at vokse i LB-bouillon. På agarnæringsmedier danner de konvekse, runde, glatte, ikke-pigmenterede eller let beige kolonier. Udnyt mannitol og andre kulhydrater med dannelse af syre. På medier med kulhydrater observeres ekstracellulært slim af polysaccharid karakter. De er oxidase- positive , danner urease , danner ikke indol [7] .

Genom

Genomet af R. radiobacter - stamme C58 (også beskrevet som A. tumefaciens ) har en størrelse på 5,67 Mb. og består af to kromosomer (cirkulære og lineære [8] ) og to plasmider . Et højt niveau af homologi med genomet af Sinorhizobium meliloti er bemærket , hvilket tyder på en nylig evolutionær divergens [9] .

Kromosomer

Ringkromosomet af R. radiobacter stamme C58 har en størrelse på 2841580 bp. og indeholder 2819 gener , hvoraf 2765 koder for proteiner [10] . Det lineære kromosom har en størrelse på 2075577 bp. og indeholder 1884 gener, hvoraf 1851 koder for proteiner [11] . Tilstedeværelsen af ​​et cirkulært og lineært kromosom er også karakteristisk for andre stammer af R. radiobacter , såsom stamme MAFF301001 [12] .

Plasmider

R. radiobacter- stamme C58 indeholder to plasmider: et At-plasmid og et Ti-plasmid. At-plasmidet (fra Agrobacterium tumefaciens ) er et 542.868 bp cirkulært dobbeltstrenget DNA -molekyle. og indeholder 557 gener, hvoraf 542 koder for proteiner [13] . Ti-plasmid (fra det engelske tumor-inducing) forårsager patogeniciteten af ​​R. radiobacter og er i stand til at integrere sig i værtsplantens genom og overføre T-DNA i processen med stedspecifik rekombination [14] [15] , plasmidet kan også delvist integreres i Saccharomyces genomet cerevisiae ved illegitim rekombination [16] . Imidlertid inducerer infektion af mus med patogen R. radiobacter ikke ekspressionen af ​​reportergener i væv [17] . Ti-plasmidet fra R. radiobacter - stamme C58 er et cirkulært dobbeltstrenget DNA-molekyle med en størrelse på 214233 bp. og indeholder 199 gener, hvoraf 197 koder for proteiner [18] . Ti-plasmidet indeholder gener, der styrer syntesen og katabolismen af ​​specifikke aminosyrer - opiner [19] , som bruges af R. radiobacter som ernæringskilde (octopin, nopalin, agropin) [20] , virulensgener, gener for syntesen af ​​phytohormoner - cytokininer og auxiner (faktisk forårsager de tumordannelse og dedifferentiering af plantevæv), T-DNA i sig selv er en integrerbar region af Ti-plasmidet, der bærer gener til syntese af phytohormoner og opiner [21] .

Plantepatogenicitet

R. radiobacter forårsager dannelsen af ​​den såkaldte. krongaller i planter . Tumordannelse er forbundet med overførslen af ​​T-DNA til plantegenomet med dets efterfølgende transformation. Transformerede celler, på grund af en ubalance i syntesen af ​​fytohormoner, dedifferentierer og begynder uordnet vækst. De transformerede planteceller begynder også at syntetisere opiner, som R. radiobacter er i stand til at bruge som fødekilde. En vis rolle i induktionen af ​​ekspressionen af ​​R. radiobacter virulensgener med værtsplanten spilles af plantens specifikke intracellulære metabolitter [ 22] , som frigives, når plantevæv såres [23] . Et vigtigt trin i den patogene proces er syntesen af ​​T - piller ved hjælp af type IV-sekretionssystemet , som udføres under påvirkning af VirB- operonen . R. radiobacter binder sig til plantecellen ved hjælp af T -piller, danner en konjugationsbro og overfører ved hjælp af VirE1-proteinet det enkeltstrengede T-DNA-VirE2-proteinkompleks [24] (foreløbigt dannet ud fra Ti-plasmidet) og koblet til VirE2-proteinet [25] ) i plantecelle [26] [27] . Også transformationen af ​​planteceller er påvirket af det specifikke VirE3-protein, som transporteres ind i kernen sammen med T-DNA og formodentlig binder til transkriptionsfaktoren [28] . I kernen integreres T-DNA i værtsplantecellens genom [29] ved stedspecifik rekombination [30] [31] . Indførelsen af ​​T-DNA forårsager dannelsen af ​​karakteristiske plantetumorer på grund af hypersyntesen af ​​phytohormoner; opiner begynder at akkumulere i tumorvæv.

Brug i genteknologi

På grund af R. radiobacters evne til at transformere planteceller, bruges bakterien nu aktivt til at introducere genetisk materiale med henblik på genetisk modifikation af planter [32] [33] . R. radiobacter er i stand til at transformere både tokimbladede planter [34] [35] og nogle enkimbladede planter [36] [37] og nogle mikroskopiske svampe [38] . Derfor blev der udviklet specielle vektorer baseret på Ti-plasmidet med deleterede phytohormon- og opin-gener ("disarmed plasmid") for at indføre fremmed genetisk information i plantegenomet [39] for at opnå planter med ønskede gavnlige egenskaber.

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 LPSN: Genus Agrobacterium . Hentet 17. juni 2015. Arkiveret fra originalen 30. juni 2015.
  2. ↑ 1 2 LPSN: Genus Rhizobium . Hentet 17. juni 2015. Arkiveret fra originalen 5. juli 2017.
  3. ↑ Infektioner forårsaget af Agrobacterium tumefaciens . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 6. marts 2014.
  4. ↑ Sawada H., Ieki H., Oyaizu H. og Mtsumoto S. Forslag til afvisning af Agrobacterium tumefaciens og reviderede beskrivelser for slægten Agrobacterium og for Agrobacterium radiobacter og Agrobacterium rhizogenes// Int. J. Syst. Bacteriol., 1993, 43, 694-702.
  5. ↑ RETSMIDDELKOMMISSIONEN: Referater af møderne den 2. og 6. juli 1994, Prag, Tjekkiet. Int. J. Syst. Bacteriol., 1995, 45, 195-196.
  6. ↑ En revision af Rhizobium Frank 1889, med en ændret beskrivelse af slægten, og inklusion af alle arter af Agrobacterium Conn 1942 og Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 som nye kombinationer: Rhizobium radiobacter, R. rhizogenes, R. rubi, R. undicola og R. vitis. (utilgængeligt link) . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 5. september 2009. 
  7. ↑ Bergey's Manual of Systematic Bacteriology . Hentet 3. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 12. oktober 2017.
  8. ↑ [https://web.archive.org/web/20150617164318/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8253676?dopt=Abstract Arkiveret 17. juni 2015 ved Wayback Machine Tilstedeværelse af en lineær og et cirkulært kromosom... [J Bacteriol. 1993] - PubMed resultat]
  9. ↑ Genomet af den naturlige geningeniør Agrobac... [Science. 2001] - PubMed resultat
  10. ↑ uid=189 Genomresultat
  11. ↑ uid=190 Genomresultat
  12. ↑ http://www.jstage.jst.go.jp/article/ggs/76/6/363/_pdf  (downlink)
  13. ↑ uid=191 Genomresultat
  14. ↑ Stedspecifik integration af Agrobacterium tumefaciens T-DNA via dobbeltstrengede mellemprodukter - Tzfira et al. 133(3):1011 - [[Plantefysiologi]] . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 5. september 2008.
  15. ↑ Involvering af KU80 i T-DNA-integration i planteceller - PNAS . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 24. september 2015.
  16. ↑ Integration af Agrobacterium tumefaciens T-DNA i Saccharomyces cerevisiae-genomet ved illegitim rekombination - PNAS . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 9. september 2014.
  17. ↑ PLoS ONE: Agrobacterium tumefaciens-induceret bakteriæmi fører ikke til reportergenekspression i museorganer . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 15. marts 2010.
  18. ↑ uid=192 Genomresultat
  19. ↑ Diversitet af meninger og opinkataboliserende bakterier isoleret fra naturligt forekommende krongaldetumorer - Moore et al. 63(1):201 Anvendt og miljømæssig mikrobiologi . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 21. marts 2009.
  20. ↑ Ti-plasmid (Ti-plasmid, tumorinducerende plasmid) - Plasmid fra jordbakterien Agrobacterium tumefaciens, hvis specifikke T-sted er i stand til at indgå i tokimbladede ... celler . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 6. januar 2011.
  21. ↑ Agrobacterium and Ti Plasmids - A Brief History . Hentet 3. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 7. marts 2016.
  22. ↑ En plantecellefaktor inducerer Agrobacterium tumefaciens vir-genekspression - PNAS . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 24. september 2015.
  23. ↑ Identifikation af signalmolekylerne produceret af sårede planteceller, der aktiverer T-DNA-overførsel i Agrobacterium tumefaciens . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 29. april 2008.
  24. ↑ ScienceDirect - FEMS Microbiology Letters: VirE2-proteinet fra Agrobacterium tumefaciens: Yin og Yang af T-DNA-overførsel (link ikke tilgængeligt) . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 26. marts 2009. 
  25. ↑ Plantetransformation af Agrobacterium tumefaciens - JBC (link utilgængeligt) . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 22. september 2008. 
  26. ↑ VirE1-protein medierer eksport af det enkeltstrengede DNA-bindende protein VirE2 fra Agrobacterium tumefaciens til planteceller - Sundberg et al. 178 (4): 1207 - The Journal of ...
  27. ↑ Krystalstruktur af Agrobacterium virulenskomplekset VirE1-VirE2 afslører et fleksibelt protein, der kan rumme forskellige partnere - PNAS . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 24. september 2015.
  28. ↑ Agrobacterium VirE3-effektorproteinet: en potentiel plantetransskriptionel aktivator - García-Rodríguez et al., 10.1093/nar/gkl877 - Nucleic Acids Research  (utilgængeligt link)
  29. ↑ Agrobacterium-medieret plantetransformation: biologien bag "Gene-Jockeying"-værktøjet - Gelvin 67 (1): 16 - Microbiology and Molecular Biology Reviews . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2008.
  30. ↑ Effektiv vir-geninduktion i Agrobacterium tumefaciens Kræver virA, virG og vir Box fra det samme Ti-plasmid - Krishnamohan et al. 183 (13): 4079 - The Journal of Bacte ... . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 7. oktober 2008.
  31. ↑ Agrobacterium tumefaciens-genet overføres til plantecelle (linket er ikke tilgængeligt) . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 22. september 2008. 
  32. ↑ Agrobacterium tumefaciens: et naturligt værktøj til plantetransformation (link utilgængeligt) . Dato for adgang: 16. august 2008. Arkiveret fra originalen den 28. marts 2010. 
  33. ↑ Agrobacterium tumefaciens . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 12. juli 2008.
  34. ↑ Transformation of Poplar af: Agrobacterium tumefaciens: Abstract: Nature Biotechnology . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 9. oktober 2008.
  35. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 4. maj 2008. 
  36. ↑ Transformation af Zea mays L. Brug af Agrobacterium tumefaciens og Shoot Apex - Gould et al. 95(2):426 - PLANTEFYSIOLOGI
  37. ↑ Agrobacterium tumefaciens-transformation af Musa-arter - Patent 5792935 . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 6. marts 2014.
  38. ↑ Abstracts: Agrobacterium tumefaciens-medieret transformation af Aspergillus fumigatus: Et effektivt værktøj til insertionel mutagenese og målrettet genafbrydelse - Biologisk ... . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 9. maj 2010.
  39. ↑ T-DNA binære vektorer og systemer - Lee og Gelvin 146 (2): 325 - PLANTEFYSIOLOGI . Hentet 16. august 2008. Arkiveret fra originalen 3. december 2008.

Links