Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri fitopatogen yang termasuk dalam ordo Rhizobiales. Karakteristik terpenting dari bakteri ini adalah bahwa ia memasukkan sebagian DNA -nya ke dalam sel tumbuhan dan mengubahnya dari sel normal menjadi sel tumor dalam waktu singkat, menyebabkan empedu mahkota.
Bakteri ini merupakan batang gram negatif yang membentuk koloni berwarna keputihan atau kekuningan dan menghasilkan polisakarida mucilaginous dalam media kultur dengan karbohidrat. Itu digantikan oleh flagela peritrichous, hidup di tanah dan menginfeksi sel tanaman melalui luka.
Sel Agrobacterium tumefaciens mulai menginfeksi akar. Sumber: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz [Domain publik]
Gejala yang ditimbulkan oleh Agrobacterium pada inangnya bukan karena spesies patogennya, tetapi karena jenis plasmid (fragmen DNA sirkular) yang dimilikinya. Dengan demikian, bakteri yang mengandung plasmid Ti adalah penginduksi tumor yang menghasilkan empedu mahkota, dan bakteri yang mengandung plasmid Ri menginduksi pembentukan akar berbulu.
Spesies bakteri ini, bersama dengan virus tertentu sebagai vektor materi genetik untuk mengubah spesies tanaman, telah membuka era dalam budidaya tanaman transgenik dengan potensi produktif tinggi. Selanjutnya, studi tentang mahkota empedu yang dihasilkan oleh Agrobacterium tumefaciens merupakan bagian penting dari aplikasi kultur jaringan tanaman in vitro .
Saat ini, ahli bioteknologi menggunakan bakteri ini juga untuk mengubah organisme lain seperti serangga dan untuk mentransfer gen antara tanaman terkait dan tidak terkait.
Agrobacterium dan plasmid Ti hanya menginfeksi tanaman dikotil, dan A. tumefaciens dan A. radiobacter telah ditemukan menginfeksi akar inang seperti kacang polong, jagung, bawang merah, tembakau, mentimun, dan tomat.
Dari sudut pandang taksonomi, meskipun bakteri ini lebih dikenal sebagai Agrobacterium tumefaciens , nama yang berlaku saat ini adalah Rhizobium radiobacter .
Indeks artikel
Karakteristik umum
Agrobacterium tumefaciens tidak memiliki kemampuan untuk memfiksasi nitrogen. Ini parasit akar dan batang dan menyebabkan pertumbuhan sel yang berlebihan yang dikenal sebagai mahkota empedu. Ini juga menyebabkan akar berbulu atau berbulu, serta empedu batang.
Agrobacterium tumefaciens menyebabkan penyakit yang dikenal sebagai mahkota empedu pada batang dan akar banyak tanaman. Sumber: CM [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Untuk membedakan genus bakteri ini dari genus lain, digunakan serangkaian uji biokimia tertentu , seperti penggunaan nitrat, metabolisme gula, dan produksi indol.
Diperkirakan bahwa pada infeksi A. tumefaciens , dan pada infeksi lain yang menyebabkan pertumbuhan berlebihan, deformasi dan layu, terdapat ketidakseimbangan hormonal yang mengakibatkan akumulasi sitokinin dan asam indol asetat. Namun, tidak diketahui apakah akumulasi fitohormon ini merupakan penyebab atau efek dari infeksi.
Telah ditunjukkan bahwa plasmid Ti dari bakteri A. tumefaciens mengandung gen yang mengkode produksi sitokinin dan asam indol asetat.
Habitat
Ia hidup di tanah, terutama di rizosfer, di iklim panas, atau bertahan dalam kondisi tanah ini untuk waktu yang lama. Agrobacterium adalah penyebab empedu mahkota spesies kayu, terutama batu dan pohon buah pome, semak berduri, tanaman merambat dan willow, empedu batang raspberry dan blackberry.
Sel bebas mereka mampu menginfeksi akar inang tertentu yang dekat dengan mereka. Sel bakteri tertarik pada akar yang rusak atau terluka.
Di tempat dengan curah hujan tinggi dan pH sekitar 6,0, biasanya bakteri tertarik secara permanen ke zona pemanjangan akar. Dalam hal ini, di tanah dengan pH yang memadai dan kelembaban tinggi, infeksi bisa lebih besar dan meningkatkan penampilan mahkota empedu.
Spesies bakteri ini membutuhkan, selain luka di akar, fenomena daya tarik dan prinsip induktif untuk awalnya berproliferasi perkembangan sel, serta untuk selanjutnya membentuk galls. Artinya, harus ada saling pengakuan antara dia dan tanaman.
Gambar ini menunjukkan Agrobacterium tumefaciens tumbuh di sekitar kambium pada potongan wortel yang terinfeksi. Sumber: FruitDefendu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Taksonomi
Kingdom: Bakteri (Eubacteria)
Subkingdom: Negibacteria
Filum: Proteobacteria
Kelas: Alphaproteobacteria
Ordo : Rhizobiales
Famili: Rhizobiaceae
Genus: Rhizobium
Spesies: Rhizobium radiobacter (Beijerinck dan van Delden, 1902) Young et al., 2001 (nama valid)
Beberapa sinonimnya adalah Agrobacterium radiobacter (Beijerinck dan van Delden, 1902) Conn, 1942, dan Agrobacterium tumefaciens (Smith and Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morfologi
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri berbentuk basil dengan flagela lateral tersebar yang tumbuh di koloni putih dan kadang-kadang kekuningan dalam budaya.
Bentuk basil bakteri menunjukkan bahwa penampilannya berbentuk batang. Dimensi A. tumefaciens adalah panjang 0,8 m dan lebar 1,5–3 m.
Bakteri dari keluarga Rhizobiaceae adalah bakteri gram negatif yang hadir antara 1 dan 6 flagela. Secara khusus, A. tumefaciens berjalan melalui 1 atau 4 flagela peritrichous. Dalam hal memiliki flagel tunggal, itu adalah lateral dan tidak polar.
Sehubungan dengan pertumbuhannya dalam media kultur, jika media mengandung sumber karbohidrat, bakteri menghasilkan lendir tipe polisakarida yang melimpah, mirip dengan yang dihasilkan oleh kerabatnya, bakteri rhizobium. Koloni umumnya memiliki penampilan yang halus.
penyakit
Mahkota empedu
Penyakit ini dihasilkan di lebih dari seratus tanaman yang terinfeksi di mana empedu atau tumor terbentuk dalam struktur seperti akar, tangkai daun dan batang.
Tumor berkembang setelah bakteri memasuki luka yang baru dibuat pada inang yang rentan.
Begitu bakteri mengenali luka dan sebaliknya, sel-sel yang paling dekat dengannya mulai membelah. Agrobacterium mengikat dinding sel inangnya, tetapi tidak menyerang sel mereka.
Empedu mahkota yang dihasilkan oleh Agrobacterium tumefaciens terkadang dapat menyebabkan batang terkulai. Sumber: jacilluch [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]
Dua atau tiga hari setelah infeksi, pengkondisian terjadi pada sel tumbuhan yang membuat mereka sensitif terhadap fragmen DNA dari plasmid bakteri, yang dikenal sebagai Ti DNA, karena merupakan urutan yang menginduksi tumor.
Fragmen DNA bakteri ini berintegrasi dengan DNA inti sel tumbuhan inang dan menginduksi transformasi sel tumbuhan dari normal menjadi sel tumor.
Sel-sel yang diubah kemudian membelah dan tumbuh tak terkendali secara independen dari bakteri dan tanaman.
Empedu yang terbentuk baik di batang maupun di akar tanaman menyebabkan sel-sel memanjang yang berada di dekat xilem atau di sekitarnya, menghasilkan tekanan pada pembuluh xilem dan ini terkompresi dan terkilir, menjadi kurang efisien untuk mengangkut air di dalamnya. tanaman.
Pada awal penyakit, tumor hampir bulat, berwarna putih dan bertekstur lunak. Pada awalnya mereka dapat dikacaukan dengan produk kalus dari luka. Kemudian jaringan menjadi gelap karena kematian sel perifer dan membusuk.
Beberapa tumor bisa berkayu, dan yang lain bisa seperti spons. Ukurannya bisa mencapai 30 cm.
Akar berbulu
Ini adalah penyakit yang dihasilkan oleh spesies Agrobacterium tumefaciens dan oleh kerabatnya Agrobacterium rhizogenes . Keduanya menghadirkan plasmid Ri dan menginduksi pembentukan akar berbulu di inangnya, yang menunjukkan fenotipe yang sangat khusus pada akar tanaman yang terinfeksi.
Akarnya berkembang banyak dan terlihat seperti rambut atau akar dengan banyak rambut. Ini terjadi setelah DNA bakteri diintegrasikan ke dalam DNA tanaman, dan sintesis asam indol asetat dirangsang, yang mendorong diferensiasi dari akar normal menjadi akar berbulu.
Kontrol biologis
Empedu mahkota yang disebabkan oleh Agrobacterium tumefaciens dapat dikendalikan secara biologis oleh bakteri dari genus yang sama ( Agrobacterium radiobacter ), yang tidak bersifat patogen.
Untuk biokontrol ini, benih, bibit dan stek tanaman diperlakukan dengan suspensi strain K84 dari A. radiobacter , berkat produksi bakteriosin yang dikenal sebagai agrocin 84, yang berfungsi sebagai antibiotik melawan bakteri yang secara taksonomi terkait dengannya.
Zat ini secara selektif menghambat bakteri fitopatogen yang mencapai permukaan jaringan tanaman yang diresapi bakteri nonpatogen. Namun, diketahui bahwa di beberapa negara terdapat strain A. tumefaciens yang resisten terhadap agrocin 84.
Kontrol kimia
Dalam kasus ceri, yang rentan terhadap infeksi A. tumefaciens , biasanya diobati secara preventif dengan dichlone (dichloro naphthoquinone).
Plasmid Ti dari Agrobacterium tumefaciens adalah fragmen DNA bakteri yang berguna dalam rekayasa genetika. Sumber: Ti plasmid.svg: Karya turunan Mouagip: Miguelferig [CC0]
Referensi
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, dkk. 2015. Klasifikasi Tingkat Tinggi Semua Organisme Hidup. PLoS SATU 10 (4): e0119248.
- Agrios, GN 2005. Patologi Tumbuhan. edisi ke- 5 . Pers Akademik Elsevier. Amerika Serikat. 922 hal.
- Katalog Kehidupan: Daftar Periksa Tahunan 2019. Rincian spesies: Rhizobium radiobacter (Beijerinck dan van Delden, 1902) Young et al., 2001. Diambil dari: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Perubahan profil peroksidase dan polipeptida pada Nicotiana tabacum L. ditransformasikan dengan Agrobacterium rhizogenes . Ilmu Pedesaan, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Fitopatologi. 1994. Fitopatologi. Perguruan Tinggi Pascasarjana, Editor UTEHA Noriega. 384 hal.
