Agrobacterium: karakteristik, morfologi dan penyakit

Agrobacterium: karakteristik, morfologi dan penyakit

Agrobacterium adalah genus bakteri Gram-negatif yang mampu menyebabkan penyakit pada tanaman melalui transfer DNA . Transfer DNA memungkinkan modifikasi tanaman penerima untuk memungkinkan ekspresi informasi genetik bakteri. Karena itu, bakteri dari genus ini kadang-kadang disebut “perekayasa genetika alam”.

Genus Agrobacterium saat ini dianggap tidak valid dan spesies yang mengandungnya sebagian besar telah dipindahkan ke genus Rhizobium. Genus yang terakhir pada awalnya didirikan untuk mengandung bakteri endosimbiotik tanaman. Bakteri ini membantu fiksasi nitrogen oleh tanaman terkait, terutama kacang-kacangan.

Mekanisme transmisi informasi genetik Agrobacterium. Diambil dari commons.wikimedia.org

Indeks artikel

Karakteristik

Mereka tidak membentuk spora, mereka Gram-negatif, aerobik. Mereka menghasilkan reaksi asam dengan adanya manitol. Mereka tidak menghasilkan asam atau gas dalam media glukosa-pepton.

Mereka mampu menginduksi proliferasi tumor pada tanaman. Kapasitas ini disebabkan oleh transfer genetik dari bagian kecil DNA yang dibawa dalam gen penginduksi tumor (Ti) atau penginduksi akar (Ri).

Spesies Agrobacterium menyerang melalui luka, mahkota, akar dan batang banyak dikotil dan beberapa tanaman gymnospermae. Hasil transfer gen dalam ekspresi di tanaman penerima sifat-sifat tertentu dari bakteri.

Morfologi

Bakteri dari genus ini berbentuk batang kecil pendek (0,5-1,0 x 1,2-3,0 m). Mereka mobile karena adanya 1-4 flagela yang terletak lateral. Jika mereka menghadirkan satu flagel, fiksasi mereka bisa lateral atau polar.

Taksonomi dan sistematika

Genus Agrobacterium diusulkan oleh Conn (1942) untuk memasukkan dua spesies patogen yang sebelumnya ditugaskan ke Phytomonas : A. tumefaciens dan A. rhizogenes dan spesies non-patogen, A. radiobacter .

Selanjutnya, spesies Agrobacterium rubi, A. vitis dan A. larrymoorei ditambahkan karena kemampuannya menyebabkan penyakit tanaman.

Studi genetik dari berbagai spesies Agrobacterium menunjukkan bahwa kemampuan penyebab penyakit A. tumefaciens (produsen tumor) atau A. rhizogenes (produsen akar) dapat ditransfer antara strain Agrobacterium , atau hilang. Kemudian ditunjukkan bahwa kemampuan untuk menghasilkan penyakit ini berasal dari transfer plasmid.

Spesies Agrobacterium dan Rhizobium sangat mirip satu sama lain. Satu-satunya perbedaan sistematis yang tercatat antara genera ini adalah interaksi patogennya, dalam kasus Agrobacterium, atau simbiosis (mereka dari genus Rhizobium ) dengan tanaman.

Ini dan fakta bahwa kemampuan Agrobacterium untuk menghasilkan penyakit dapat hilang atau dipindahkan, menyebabkan banyak penulis untuk menyatukan kedua genera menjadi satu ( Rhizobium ).

Penyakit yang ditimbulkannya

Spesies Agrobacterium dapat memiliki kapasitas tinggi untuk menghasilkan penyakit pada tanaman. Mereka menghasilkan dua jenis utama penyakit.

Agrobacterium tumefaciens (saat ini Rhizobium radiobacter ) menghasilkan tumor atau galls pada akar dan batang banyak spesies gymnospermae, tanaman monokotil dan dikotil, termasuk setidaknya 40 spesies bunga komersial.

Agrobacterium rhizogenes (saat ini Rhizobium rhizogenes ), di sisi lain, menyebabkan pertumbuhan akar yang tidak biasa pada beberapa tanaman dikotil (penyakit akar berbulu atau penyakit akar berbulu).

Penyakit empedu di uvero. Diambil dari commons.wikimedia.org

Bentuk-bentuk penularan

Penyebaran penyakit dapat terjadi baik melalui tanah dengan strain patogen maupun melalui penyebaran bahan yang terkontaminasi. Agar strain memiliki kemampuan untuk menghasilkan penyakit, mereka harus memiliki plasmid tertentu. Plasmid ini disebut plasmid Ti (penginduksi tumor) atau plasmid Ri (penginduksi pertumbuhan akar).

Selama proses infeksi, segmen plasmid Ti atau Ri, yang disebut T-DNA (DNA transfer) diangkut dari bakteri ke tanaman penerima.

T-DNA bakteri menembus inti sel tumbuhan dan menyatu dengan DNA tumbuhan. Akibatnya, sel tumbuhan diubah secara genetik, yang memungkinkan ekspresi informasi genetik dari T-DNA bakteri. Ekspresi DNA bakteri menyebabkan pertumbuhan tumor atau rooting abnormal.

Tumor atau empedu yang dihasilkan oleh A. tumefaciens dalam beberapa kasus tidak memiliki efek berbahaya pada tanaman. Dalam kasus lain, mereka dapat menyebabkan penurunan pertumbuhan dan bahkan kematian tanaman yang terinfeksi.

Penyakit ini telah berkembang biak dalam beberapa tahun terakhir karena pertukaran dan komersialisasi tanaman dengan penyakit tetapi tanpa tanda-tanda yang terlihat.

Pengaruh penyakit akar berbulu pada tanaman yang terinfeksi kurang dipahami. Beberapa penulis telah menunjukkan bahwa pembentukan akar sekunder yang diinduksi oleh A. rhizogenes dapat memiliki efek menguntungkan pada tanaman yang terinfeksi.

Perlakuan

Pengobatan penyakit empedu harus bersifat preventif. Dalam kasus infeksi, perkembangan penyakit kadang-kadang akan berkembang terlepas dari keberadaan bakteri penyebab penyakit.

Kegunaan produk antibakteri berbahan dasar tembaga dan pemutih dapat menurunkan populasi A. tumefaciens pada permukaan tanaman. Mekanisme pengobatan pencegahan lainnya adalah penerapan strain bakteri non-patogen yang bersaing dengan strain patogen.

Bahan kimia berbasis kreosot, larutan berbasis tembaga, dan oksidan kuat dapat digunakan untuk pengobatan kuratif penyakit empedu mahkota.

Karena tidak ada bukti efek berbahaya dari penyakit akar berbulu pada tanaman yang terinfeksi, tidak ada pengobatan khusus untuk melawannya.

Patogenitas pada manusia

Meskipun Agrobacterium diketahui terutama bersifat patogen bagi tanaman, namun pada akhirnya dapat mempengaruhi manusia. Pada manusia itu dianggap sebagai organisme pencemar atau dengan kapasitas rendah untuk menghasilkan penyakit.

Namun, A. tumefaciens mungkin bertanggung jawab atas infeksi nosokomial pada pasien dengan sistem kekebalan yang lemah. Di antara penyakit yang disebabkan oleh bakteri ini adalah infeksi yang berhubungan dengan kateter vena sentral, peritonitis, infeksi darah, radang endokardium, radang kandung empedu dan infeksi saluran kemih.

Agrobacterium dapat resisten terhadap beberapa antibiotik termasuk kotrimoksazol dan tetrasiklin. Satu-satunya terapi yang berhasil sampai saat ini adalah sefotaksim untuk pengobatan peradangan kandung empedu.

Agrobacterium dan kegunaannya dalam bioteknologi

Kemampuan Agrobacterium untuk mentransfer gen ke tanaman dan jamur telah digunakan sebagai alat dalam rekayasa genetika untuk melakukan perbaikan genetik pada tanaman.

Namun, kemampuan untuk mengubah organisme inang ini tidak terbatas pada tanaman. Banyak organisme eukariotik dan bahkan prokariotik lainnya dapat dimanipulasi di bawah kondisi laboratorium untuk diubah secara genetik oleh Agrobacterium .

Banyak spesies ragi dan jamur telah diubah di laboratorium menggunakan Agrobacterium . Para peneliti juga berhasil mengubah ganggang, sel mamalia , dan bakteri Gram-positif Streptomyces lividans .

Referensi

  1. Agrobakterium . Di Wikipedia. Diperoleh pada 13 September 2018 dari wikipedia.org.
  2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium : Dari Biologi ke Bioteknologi. Springer, New York. 1-735.
  3. R.Kain (1988). Kasus septikemia yang disebabkan oleh Agrobacterium radiobacter . Jurnal Infeksi.
  4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Infeksi Agrobacterium pada manusia: pengalaman di satu rumah sakit dan ulasan. Penyakit Infeksi Klinis.
  5. A. Ziemienowicz (2001). Pengembaraan Agrobacterium T-DNA. Acta Biochimica Polonica.
  6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Editorial: ” Biologi Agrobacterium dan penerapannya pada produksi tanaman transgenik” Frontiers in Plant Science.
  7. W. Nester (2015). Agrobacterium : perekayasa genetika alam. Perbatasan dalam Ilmu Tumbuhan.