Dickeya dadantii - Dickeya dadantii

Dickeya dadantii
Cibule (Allium cepa) - bakteriální měkká hniloba.jpg
Měkká hniloba v cibuli způsobená Dickeya dadantii nebo Pectobacterium carotovorum
Vědecká klasifikace
Království:
Bakterie
Kmen:
Proteobakterie
Třída:
Gama proteobakterie
Objednat:
Enterobacterales
Rodina:
Pectobacteriaceae
Rod:
Dickeya
Druh:
D. dadantii
Binomické jméno
Dickeya dadantii
Samson et al. 2005

Dickeya dadantii je gramnegativní bacil který patří do rodiny Pectobacteriaceae. Dříve to bylo známé jako Erwinia chrysanthemi ale byl přidělen jako Dickeya dadantii v roce 2005.[1] Členové této rodiny jsou fakultativní anaeroby, schopný fermentovat cukry na kyselina mléčná, mají nitrátreduktázu, ale chybí oxidázy. I když mnoho klinických patogeny jsou součástí řádu Enterobacterales, většina členů této rodiny jsou rostlinné patogeny. D. dadantii je pohyblivá, nesporující, rovná tyčovitá buňka se zaoblenými konci. Buňky mají velikost od 0,8 do 3,2 μm od 0,5 do 0,8 μm a jsou obklopeny četnými bičíky (peritrichous).[2]

V přirozeném rostlinném prostředí D. dadantii způsobuje choroby rostlin, jako je nekróza, plíseň a „měkká hniloba“, což je progresivní macerace tkání.[3] D. dadantii obsahuje mnoho pektinázy které jsou schopné macerovat a rozkládat materiál rostlinné buněčné stěny. Tato exponovaná část rostliny uvolňuje živiny, které mohou usnadnit růst bakterií. Běžně infikované rostliny zahrnují brambory hlízy, žárovky zelenina a okrasné plodiny.

Hostitelé

D. dadantii způsobuje onemocnění na několika různých okrasných a zahradnických hostitel rostliny po celém světě, včetně: tropického, subtropického a mírného podnebí. Rozsah hostitelů D. dadantii stále roste, protože jsou neustále dokumentovány nové vnímavé druhy.[4] Bylo také nalezeno v půdách,[5] řeky a zavlažovací voda.[6] Specifičnost hostitele ještě není plně pochopena. Původně pathovar skupiny byly dokumentovány podle hostitelů, od kterých byly izolovány. Dnes bylo identifikováno 50+ druhů a je možné více, je-li založen jiný klasifikační systém biovary měly být použity.[7] Onemocnění se nejčastěji vyskytuje u banánů, karafiátů a chryzantém, ale seznam hostitelských druhů je poměrně rozsáhlý. Mezi důležité hostitelské rodiny a druhy ekonomicky postižené patří:

Náchylné rodinyPříklady konkrétních postižených druhů
Solanaceaepapriky, brambory, lilek, rajče, tabák
Svlačec obecnýsladká brambora
Brassicaceaebrokolice, ředkvičky
Apiaceaeceler, mrkev
Poaceaecukrová třtina, čirok, rýže
Bromeliaceaeananas, urna rostlina
Asparagaceaechřest
Amaryllidaceaecibule

Existuje také mnoho významných hostitelů pro D. dadantii přítomný v okrasném a květinářském průmyslu s rodinami včetně:

Náchylné rodinyPříklady konkrétních postižených druhů
Orchidaceaeorchideje
Liliaceaetulipány
Asteraceaechickory, chryzantémy
Caryophyllaceaekarafiáty
Asparagaceaehyacinty, dracaena
Crassulaceaekalanchoe, rozchodníky
Amaryllidaceaeamaryllis
Begoniaceaebegónie

Poznámka: výše uvedené rodiny rostlin ukazují příklady některých konkrétních druhů infikovaných v každé rodině, nemluvě D. dadantii má schopnost infikovat každý druh v rodině.[8][9]

Příznaky

D. dadantii je fytopatogenní bakterie způsobující nemoci měkké hniloby na mnoha hostitelských rostlinách, včetně těch, které jsou ekonomicky důležité.[10] D. dadantii, více obyčejně známý jako: měkká hniloba, hnědá hniloba nebo černá noha, způsobuje charakteristiku příznaky spojené s jinými bakteriálními vadnutími, což způsobuje, že konečná diagnóza je obtížná. Patogen se primárně snaží napadnout rostliny xylem nádoby nacházející se v listech, stoncích, květech a zásobních orgánech bylin. D. dadantii je schopen infikovat hostitele v kterémkoli bodě svého životního cyklu. Kromě příznaků vadnutí se nemoc jeví jako propadlé a popraskané vnější léze, které mají také hnědý vnitřek v průřezu v podzemních cibulích a hlízách[11] U nemocných rostlin se projeví různé příznaky, jako jsou: vadnutí, zakrnění a vaskulární zabarvení stonků. Mezi časné příznaky patří léze nasáklé vodou v místě infekce, postupné rozšiřování chlorotických listů a ztráta turgoru v tkáních.[12] Intenzita D. dadantii kolonizace souvisí s množstvím nemoci a stupněm poškození. Patogen je velmi úspěšný při infiltraci hostitelských tkání kvůli mnoha pektinázy odpovědný za demontáž polysacharidů rostlinných buněčných stěn. Jakmile je buněčná stěna degradována, buněčná struktura se zhroutí a tato buněčná macerace dává charakteristický „vodou nasáklý“ nebo shnilý vzhled.[10] D. dadantii růst mezibuněčně, pokračovat v degradaci buněk a kolonizaci, až nakonec dosáhne xylemových tkání. Po dosažení xylemových nádob D. dadantii má schopnost rozšířit se do nových oblastí hostitele a další oblasti mohou začít projevovat příznaky. Kolonizace v xylému omezuje tok vody, což způsobuje ztrátu turgorového tlaku a vadnutí listí a stonků. Omezený pohyb důležitých rostlinných sloučenin nakonec vede ke smrti hostitele.[13]

Cyklus nemocí

D. dadantii je schopen infikovat masité, šťavnaté části rostlin, jako jsou hlízy, oddenky, stonky a listy, což způsobuje lokalizované příznaky. Jak je popsáno v části s příznaky, je také schopné infikovat xylem, což vede k systémové infekci, která způsobuje vadnutí.[2] D. dadantii obvykle pochází z infikovaného hmyzu, zeleniny nebo zbytků hostitelských rostlin. Bakterie jsou však také schopny přežít v půdě a jiných rostlinách bez infekce.[14] Schopnost D. dadantii žít v půdě jako rostlinný patogen je regulován geny virulence v reakci na faktory prostředí, které řídí, zda je bakterie saprofytická nebo patogenní.[15] Když D. dadantii je virulentní vstupuje primárně hydatodami a ranami za pomoci jasmonáty,[16] kde bakterie rychle rozkládají parenchymatózní tkáně pomocí pektických enzymů).[10] D. dadantii produkuje mnoho pektináz, které jsou zodpovědné za rozložení buněčné stěny rostlin. Po degradaci buněčné stěny a přístupu k obsahu buňky, D. dadantii katabolizuje glukózu fermentační cestou.[17] Po přístupu k rostlině je kolonizace komplikovaný proces, který vyžaduje mnoho dalších faktorů pro úspěšnou infekci. Mezi tyto faktory patří: „celulázy, asimilace železa, sekreční systém Hrp typu III, exopolysacharidy, motilita a proteiny podílející se na odolnosti proti obranným mechanismům rostlin“.[10] Rostlina se pokouší odolávat infekci různými obrannými mechanismy a D. dadantii musí překonávat překážky, jako jsou obranné bariéry, sekundární metabolity a toxické materiály.[18] Příkladem obranného mechanismu rostlin je vytvoření obranné bariéry, jako je korková vrstva. Když se však infekce rozšíří larvami, korková vrstva se sežere tak rychle, jak ji vytvoří rostlina. V důsledku toho je ochranná korková vrstva neúčinným ochranným mechanismem.[19] Bakterie se dále šíří a množí po celé rostlině a pohybují se v mezibuněčných prostorech, uvnitř zhroucených buněk a xylému. Jak počet bakterií roste, další hostitelé jsou infikováni šířením bakterií: stříkající vodou z infikovaných rostlin, hmyzem a kulturními praktikami, včetně používání kontaminovaných nástrojů, rukavic a strojů a nesprávného skladování pěstovaných plodin nebo semen.[13] D. dadantii může být problém po celý rok, pokud máme právo životní prostředí existují podmínky. Je schopen infikovat rostliny ve sklenících, vnitřních interiérech a tropických oblastech, kde teploty a vlhkost zůstávají vysoké. Ve vyšších zeměpisných šířkách dochází k infekcím hlavně během horkých a vlhkých letních měsíců.

životní prostředí

D. dadantii je patogen, který se šíří vodou stříkající vodou z infikovaných rostlin nebo recyklovanou závlahovou vodou, hmyzem a kulturními praktikami, jako je používání kontaminovaných nástrojů a strojů nebo nesprávné skladování zeleniny nebo semen s infikovanými látkami. Hmyz je důležitým vektorem pro pohyb patogenu. Hmyz je schopen přenášet bakterie zvenčí i vnitřně a bakterie jsou za normálních okolností nepoškozené. Stále však probíhá výzkum v oblasti D. dadantii jako patogen hmyzu mšicím. Mšice hrachu je schopna uzavřít patogen z infikované rostliny a je zničena podobným způsobem působení Bacillus thuringiensis[10] produkcí cytomických entomotoxinů, které způsobují sepse.[20] Nejdůležitějším faktorem pro rozvoj nemoci jsou faktory prostředí, které zahrnují vysokou vlhkost a teploty 22 ° až 34 ° C (71 ° až 93 ° F). Ve sklenících, D. dadantii může přežít v zalévacím médiu s hostitelskou rostlinou nebo bez ní po dobu jednoho roku nebo déle a v listech hostitelských nebo nehostitelských rostlin po dobu 5 až 6 měsíců.[13]

Řízení

D. dadantii je členem rodu, který je schopen produkovat pigment indigoidin. Rychlá identifikace tohoto druhu využívá tento ve vodě nerozpustný modrý pigment, který se objevuje v bakteriálních koloniích jako chemotaxonomický znak.[21] Přítomnost měkké hniloby může být známkou bakteriálního onemocnění. Mnoho dalších organismů a poruch rostlin se však může jevit jako různé měkké hniloby nebo černé léze. Správná identifikace je důležitá pro léčebná a kontrolní opatření. Tak a diferenciální média je zvyklý kultura Dickeya druhy a izolovat nebo identifikovat D. dadantii. Vědci z Fu Jen Catholic University na Tchaj-wanu vyvinuli médium, které odlišuje D. dadantii od jiných druhů. Toto médium NGM obsahuje živiny agar (NA) a glycerolové médium doplněné MnCl2 : 4H2O. Pro přípravu tohoto média smíchejte 23 g živného agaru, 10 ml glycerolu (1% v / v) a 0,4 g MnCl2: 4H2O (2 mM) na 1,0 litr vody. Všimněte si, že pH tohoto média je 6,5 a má světle hnědou základní barvu.[21] Správná teplota pro kultivaci D. dadantii je 28 stupňů Celsia. Pozitivní výsledek nastane, když bakteriální pruh vytvoří na agarové plotně hnědo-modrou barvu. Další izolace a extrakce indigoidového pigmentu je možná pomocí metod popsaných Chatterejeeem a Brownem.[22]

V současné době neexistují žádné účinné chemické kontroly D. dadantii. Mezi nejdůležitější postupy patří správné snížení prevalence onemocnění kanalizace materiálů, vyloučení infikovaných materiálů a vyhýbání se prostředí příznivému pro nemoci. Pro zvládání nemocí je nejdůležitější vyloučení, protože D. dadantii se může asymptomaticky pohybovat vegetativně množenými tkáněmi. Proto je důležité mít certifikované zásoby bez výskytu chorob. U druhů orchidejí se provádí slibný výzkum biologické kontroly. D. dadantii byl studován v komerčně hodnotné Phalaenopsis orchideje. Nemoci měkké hniloby způsobené Dickeya spp je jednou z nejničivějších chorob při produkci orchidejí.[23] Pěstitelé orchidejí použili kontroly prostředí k zajištění optimálních podmínek růstu rostlin při minimalizaci kultivace patogenů. Nejčastěji používanou metodou prevence nemocí je správná kontrola vlhkosti a pohybu vzduchu v kombinaci s čistou a vysoce kvalitní vodou v zařízení regulovaném teplotou a světlem. Další biologické kontroly D. dadantii zahrnují symbiotické houby známé jako mykorhiza a možná transgenní bílkoviny. Ukázalo se, že přenos genů sladké papriky kódujících proteiny podobné ferredoxinu a defensin se snižuje D. dadantii nemoc u kultivovaných orchidejí Phalaenopsis.[23][24] Za kontrolovaných podmínek mohou rostliny s mykorhizními houbami, jako je Rhizoctonia solani a Ceratobasidium sp prokázal odpor vůči D. dadantii.[25]

Důležitost

D. dadantii byl spojen s bakteriální měkká hniloba nemoci většiny rostlin zeleň, mnoho kvetoucích rostlin a mnoho zeleniny.[26] Je to hlavní patogen pro mnoho hospodářských plodin, jako jsou brambory, banán a ananas, kromě okrasných pokojových rostlin.[8]

Kromě toho, že patogen má důležité negativní důsledky, D. dadantii se používá pro své pozitivní příspěvky. Nejušlechtilejším z jeho příspěvků je enzym, asparagináza, který se používá ve spojení s jinými chemoterapeutiky k léčbě akutní lymfoblastická leukémie (VŠE) a non-Hodgkinův lymfom u pacientů, kteří měli alergické reakce na E-coli odvozená asparagináza Elspar nebo pegaspargáza (Oncaspar).[27] Zadruhé, díky silnému vládnímu tlaku na zvyšování obnovitelných zdrojů paliva, D. dadantii je zkoumáno pro jeho využití v ethanol palivo výroba a její schopnost kvasit a rozbít buněčné stěny a pektiny jako alternativu k E-coli.[28] I když ne tak efektivní jako E-coli, některé geny z D. dadantii byly přidány do E-coli prostřednictvím genetického inženýrství s cílem umožnit degradaci pektinu do E-coli.[29]

Reference

  1. ^ "Laboratoř evoluce genomu". Centrum genomu ve Wisconsinu. 17. ledna 2007. Archivovány od originál dne 14. prosince 2013. Citováno 30. října 2012.
  2. ^ A b „Bakteriální listová plíseň aglaonemy. Nemoc rostlin: Služba kooperativní extenze: Vysoká škola tropického zemědělství a lidských zdrojů, 64“ (PDF).
  3. ^ Van Vaerenbergh J, Baeyen S, De Vos P, Maes M (květen 2012). „Sequence Diversity in the Dickeya fliC Gene: Phylogeny of the Dickeya Genus and TaqMan® PCR for 'D. solani', New Biovar 3 Variant on Potato in Europe". PLOS One. 7 (5): e35738. Bibcode:2012PLoSO ... 735738V. doi:10.1371 / journal.pone.0035738. PMC  3343043. PMID  22570692.
  4. ^ Ma, B .; Hibbing, M.E .; Kim, H.S .; Reedy, R.M .; Yedidia, I .; Breuer, J .; Breuer, J .; Glasner, J.D .; Perna, N.T .; Kelman, A .; Charkowski, A.O. (2007). „Rozsah hostitele a molekulární fylogeneze enterobakteriálních rodů měkké hniloby Pectobacterium a Dickeya“. Fytopatologie. 97 (9): 1150–1163. doi:10.1094 / phyto-97-9-1150. PMID  18944180.
  5. ^ Robert-Baudouy J, Nasser W, Condemine G, Reverchon S, Shevchik VE, Hugouvieux-Cotte-Pattat N (2000) Pektické enzymy Erwinia chrysanthemi, regulace a role v patogenezi. V: Stacey G, Keen NT (eds) Plant-microbe interactions, vol 5. APS, St. Paul, pp 221–268
  6. ^ Cother, EJ; Gilbert, RL (1990). "Přítomnost Erwinia chrysanthemi ve dvou hlavních říčních systémech a jejich alpských zdrojích v Austrálii “. Journal of Applied Bacteriology. 69 (5): 629–738. doi:10.1111 / j.1365-2672.1990.tb01570.x.
  7. ^ Samson, R. a Nassan-Agha, N. 1978. Biovary a sérovary mezi 129 kmeny Erwinia chrysanthemi. Stránky 547-553 in: Proc. Int. Konf. Plant Pathog. Bact., 4. stanice de Pathologie Vegetale et Phytobacteriologie, Angers, Francie. 1978. Vyd. gibert-Clarey, Tours, Francie.
  8. ^ A b "Datové listy EPPO o karanténních škůdcích: Erwinia chrysanthemi. U karanténního škůdce EPPO" (PDF). Evropská a středomořská organizace na ochranu rostlin. Archivovány od originál (PDF) dne 04.06.2015. Citováno 2012-10-24.
  9. ^ Barras, F; Vangijsegem, F; Chatterjee, AK (1994). "Extracelulární enzymy a patogeneze měkké hniloby Erwinia". Annu Rev Phytopathol. 32: 201–234. doi:10.1146 / annurev.py.32.090194.001221.
  10. ^ A b C d E Grenier, A .; et al. (2006). „Fytopatogen dickeya dadantii (erwinia chrysanthemi 3937) je patogen mšice hrachu “. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 72 (3): 1956–1965. doi:10.1128 / AEM.72.3.1956-1965.2006. PMC  1393189. PMID  16517643.
  11. ^ Slawiak, M .; Lojkowska, E .; Van der Wolf, J.M. (2009). "První zpráva o bakteriální měkké hnilobě na bramborách způsobená Dickeya sp. (syn. Erwinia chrysanthemi) v Polsku". Patologie rostlin. 58 (4): 794. doi:10.1111 / j.1365-3059.2009.02028.x.
  12. ^ Komatsu, Tsutomu; Horita, Harukuni; Kitayama, Masayuki (2002). "Bakteriální vadnutí čínského astru způsobené Erwinia Chrysanthemi". Journal of General Plant Pathology: JGPP. 68 (1): 105–7. doi:10.1007 / pl00013045.
  13. ^ A b C „Bakteriální onemocnění anthuria, dieffenbachie, filodendronu a syngonia“ (PDF). ipm.illinois.edu.
  14. ^ Nelson, S. (2009). „Bakteriální listová plíseň aglaonemy. Nemoc rostlin: Služba kooperativní extenze: Vysoká škola tropického zemědělství a lidských zdrojů, 64“ (PDF).
  15. ^ Hugouvieux-Cotte-Pattat, N .; Condemine, G. (1996). "Regulace pektinolýzy v erwinia chrysanthemi". Výroční přehled mikrobiologie. 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 .; Chico, J. M .; Toth, I .; Birch, P .; Pritchard, L .; Liu, H .; Rodriguez-Palenzuela, P. (2009). „Bakteriální chemoatrakce směrem k jasmonátu hraje roli při vstupu Dickeya dadantii přes zraněné tkáně“. Molekulární mikrobiologie. 74 (3): 662–671. doi:10.1111 / j.1365-2958.2009.06888.x. PMID  19818025.
  17. ^ „HAMAP“.
  18. ^ Joko, T .; Hirata, H .; Tsuyumu, S. (2007). „Pro patogenezi zprostředkovanou bičíky u dickeya dadantii 3937 je vyžadován transportér cukru (mfsx) hlavní nadčeledi zprostředkovatelů.“ Journal of General Plant Pathology: JGPP. 73 (4): 266–273. doi:10.1007 / s10327-007-0018-8.
  19. ^ Agrios, George N. Patologie rostlin. 5. vyd. Burlington, MA: Elsevier Academic Press, 2005.
  20. ^ Costechareyre, D .; Balmand, S .; Condemine, G .; Rahbé, Y. (2012). „Dickeya dadantii, rostlinná patogenní bakterie produkující cytotoxické entomotoxiny, způsobuje septikémii ve mšici hrachu Acyrthosiphon pisum“. PLOS One. 7 (1): 1–9. Bibcode:2012PLoSO ... 730702C. doi:10.1371 / journal.pone.0030702. PMC  3265518. PMID  22292023.
  21. ^ A b Lee, Yung-An; Yu, Cheng-Pin (únor 2006). „Diferenciální médium pro izolaci a rychlou identifikaci patogenu měkké hniloby rostlin, Erwinia chrysanthemi“. Časopis mikrobiologických metod. 64 (2): 200–206. doi:10.1016 / j.mimet.2005.04.031. PMID  15927293.
  22. ^ Chatterjee, A.K .; Brown, M.A. (1981). "Chromozomální umístění genu (idg), který specifikuje produkci modrého pigmentu indigoidinu v Erwinia chrysanthemi". Současná mikrobiologie. 6 (5): 269–273. doi:10.1007 / bf01566875.
  23. ^ A b Liau, CH; Lu, JC; Prasad, V; Hsiao, HH; Ty, SJ; Lee, JT; Yang, NS; Huang, HE; Feng, TY; Chen, WH; Chan, MT (2003). "Sladká paprika ferredoxinům podobný protein (pflp) poskytl rezistenci proti chorobě měkké hniloby u orchideje Oncidium". Transgenní výzkum. 12 (3): 329–336. doi:10.1023 / A: 1023343620729. PMID  12779121.
  24. ^ Chan, YL; Lin, KH; Sanjaya Liao, LJ; Chen, WH; Chan, MT (2005). „Gene Stacking in Phalaenopsis orchid zvyšuje dvojí toleranci vůči napadení patogeny“. Transgenní výzkum. 14 (3): 279–288. doi:10.1007 / s11248-005-0106-5. PMID  16145836.
  25. ^ Po-Hung Wu, Ding-Ding Huang a Doris C.N. Chang (2011) Mykorhizní symbióza zvyšuje růst a odolnost orchideje Phalaenopsis Erwinia chrysanthemi" African Journal of Biotechnology Vol10 (50), s.; 10095–10100.
  26. ^ "(2001). Bakteriální onemocnění anthuria, dieffenbachie, filodendronu a syngonia" (PDF). ipm.illinois.edu.
  27. ^ Anonymous (2012). „Asparagináza erwinia chrysanthemi (erwinaze) pro všechny ". Lékařský dopis o drogách a terapii. 54 (1388): 32. PMID  22499236.
  28. ^ Edwards, M. C .; Doran-Peterson, J. (2012). „Access Library Resource“. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 95 (3): 565–575. doi:10.1007 / s00253-012-4173-2. PMC  3396330. PMID  22695801.
  29. ^ Edwards, Meredith a kol. "Přidání genů pro cellobiázu a pektinolytickou aktivitu v systému Windows Escherichia coli pro výrobu palivového ethanolu z lignocelulózové biomasy bohaté na pektiny. “ Aplikovaná a environmentální mikrobiologie 77.15. (2011): 5184-5191

externí odkazy