Xanthomonas campestris merupakan spesies proteobakteri (kelas: Gamma Proteobacteria, ordo: Xantomonadales, famili: Xanthomonadaceae) fitopatogen yang menyerang tanaman penting.
X. campestris menyajikan fase epifit pada tanaman di mana ia tidak merusaknya. Fase ini sebelum infeksi, dihasilkan ketika bakteri berkembang biak karena variasi lingkungan yang menguntungkan. Infeksi oleh spesies atau casiona ini menimbulkan berbagai gejala pada tanaman yang terinfeksi yang pada akhirnya dapat merosot menjadi kematiannya.
Gambar 1. Gejala akibat infeksi X. campestris. Sumber: penulis Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.
X. campestris juga dikenal memproduksi biopolimer xanthan gum atau xanthan , polisakarida yang mengeluarkan medium (eksopolisakarida) dan meningkatkan viskositas larutan berair.
Eksopolisakarida xanthan adalah produk sampingan komersial penting pertama yang dihasilkan oleh proses fermentasi pati jagung. Saat ini diproduksi dalam jumlah besar dan memiliki banyak aplikasi karena karakteristiknya sebagai pengental dan pengemulsi. Xanthan digunakan dalam industri makanan, farmasi, kosmetik, pertanian, dan minyak, antara lain.
Indeks artikel
Keterangan
Xanthomonas campestris adalah gram negatif, aerobik obligat, basil saprofit fakultatif. Ini mobile, antara lebar 0,2 dan 0,6 m, dan panjang antara 0,8 dan 2,9 m. Ini dapat muncul sebagai individu soliter atau membentuk filamen, dikelilingi oleh xanthan, eksopolisakarida yang mereka hasilkan.
Xanthan mendukung pembentukan biofilm X. campestris dan juga memberikan tindakan protektif pada komunitas yang terbentuk dalam struktur ini, ketika terjadi perubahan suhu, pH, radiasi ultraviolet, variasi osmotik yang nyata dan/atau penurunan kelembaban secara tiba-tiba.
Interaksi dengan tanaman
Spesies ini memiliki beberapa mekanisme untuk menghindari respon pertahanan tanaman yang diinfeksinya. Penghalang pertama tanaman terhadap infeksi bakteri adalah dinding sel dan zat permukaan dengan aktivitas antimikroba.
X. campestris dapat menginfeksi tanaman melalui stomata daunnya (pori-pori tempat terjadi pertukaran gas dengan lingkungan), hidátodanya (sejenis stoma yang mengeluarkan air berlebih), atau melalui luka yang ada.
Tumbuhan umumnya menutup stomatanya ketika diserang oleh mikroorganisme. Namun, X. campestris menghasilkan faktor virulensi yang mencegah penutupan stomata, sehingga mendukung masuknya lebih banyak bakteri ke dalam tanaman dari lingkungan eksternal.
Ketika bakteri berada di dalam tanaman, mereka mencegah pengangkutan air, dengan menghalangi jaringan pembuluh darah. Hasilnya adalah nekrosis daun dan layu bagian yang terinfeksi.
Selain itu, X. campestris menghasilkan senyawa yang disebut glukan siklik netral – (1,2) yang mencegah ekspresi gen pertahanan dalam tanaman. Senyawa ini dapat ditemukan terkait dengan ruang periplasma bakteri atau dapat diekskresikan ke lingkungan ekstraseluler, mendukung mobilitas bakteri, virulensinya dan pembentukan biofilm .
Xanthan
Xanthan yang dihasilkan oleh Xanthomonas bertindak sebagai faktor virulensi, menekan respon imun tanaman yang terinfeksi dan meningkatkan infektivitas bakteri.
Xanthan adalah polisakarida yang terdiri dari unit 5 gula yang diulang (2 glukosa, 2 mannosa dan 1 asam glukuronat) dan berpolimerisasi.
Sintesis xanthan bergantung pada operon yang disebut cluster gum (satu set gen yang membentuk unit fungsional), yang memiliki 12 gen yang berada di bawah kendali satu wilayah promotor.
Isolasi X. campestris dari jaringan tumbuhan
X. campestris pv. campestris dapat diisolasi dari jaringan daun yang memiliki bintik-bintik berbentuk “V” atau dari jaringan pembuluh darah yang rusak, atau leher tanaman, yaitu dari area tanaman yang terluka.
Untuk mendapatkan galur X. campestris , daerah luka (bercak daun atau buah atau kanker) dipilih sebagai sampel. Jika tidak ada kerusakan yang diamati pada tanaman, jaringan yang paling rentan terhadap kerusakan diambil sebagai sampel, dan dianalisis dengan media kultur dan dengan teknik reaksi berantai polimerase (PCR).
media budaya
Di antara media kultur yang digunakan adalah sebagai berikut:
Susu Tween (MT)
Untuk isolasi awal mikroorganisme dari sampel jaringan tanaman dapat digunakan media Milk Tween (MT) :
10 ml susu skim, 0,25 g CaCl 2 , 10 g pepton protease No. 3, 15 g Bacto agar, 0,5 g tirosin, 10 ml Tween 80, 80 mg sefaleksin (dalam 2 ml NaOH pada 4 %), 200 g sikloheksimida (dalam 2 ml metanol 75%), 100 mg vankomisin (dalam 1 ml air suling).
Larutan susu skim, sefaleksin, sikloheksimida, dan vankomisin harus disterilisasi filter dan ditambahkan ke media pada suhu 50 ° C.
Raja B
Setelah membiarkan koloni bakteri tumbuh di MT, yang paling mirip dengan X. campestris (koloni pigmentasi kuning pada 72 dan 120 jam kultur) dapat dipindahkan ke media King’s B :
20 g pepton protease No.3, 20 g agar agar, K 2 HPO 4 1,5 g, MgSO 4 x / H 2 O 1,5 g , 10 ml gliserol, 700 air suling.
Media harus dipanaskan sampai 80 ° C dengan pengadukan, dibuat hingga 1 L dengan air suling dan dihomogenkan, dan pH harus diatur menjadi 7,2. Sterilkan pada 121 ° C selama 15 menit.
Media kultur kaya PYM atau YMM juga telah digunakan dalam kultur X. campestris .
Gambar 2. Kultur Xanthomonas dalam medium padat. Sumber: Jarober3 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) atau CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], melalui Wikimedia Commons
PYM
Untuk menyiapkan PYM , untuk setiap 1000 ml total volume , Anda harus menambahkan: 10 g glukosa, 5 g ekstrak pepton, 3 g ekstrak malt, dan 3 g ragi.
Jika Anda ingin tumbuh dalam media padat di cawan Petri, maka 15 g agar-agar juga harus ditambahkan ke dalam campuran.
ymm
Untuk menyiapkan media YMM , Anda perlu untuk setiap 1000 ml volume total: 10 g glukosa, 1 ml larutan MgSO 4 : 7H 2 O (10 g / L), 1 ml larutan CaCl 2 (22 g / L ), 1 ml larutan K 2 HPO 4 (22 gr / L), 1 ml larutan FeCl 3 dalam HCl 0,1 M (2 g / L), asam kasamino 0,3% m / v (asam amino dari hidrolisis kasein ) dan 11% v / v larutan natrium glutamat.
Kondisi inkubasi
Kondisi inkubasi untuk strain bakteri X. campestris harus 27 atau 28 ° C, dan dalam hal media kultur cair, pengadukan terus menerus harus dipertahankan pada 200 putaran per menit (rpm).
produksi xanthan
Jika produksi xanthan diinginkan dalam proses fermentasi, glukosa, sukrosa, atau sirup jagung (antara 20 dan 40 g / L), di antara nutrisi lain yang menyediakan nitrogen, harus dipasok sebagai sumber karbon.
Deteksi aktivitas metabolisme
Untuk mendeteksi keberadaan X. campestris yang hidup dalam jaringan tanaman, beberapa peneliti merekomendasikan untuk mengukur aktivitas metabolisme, daripada pertumbuhan mikroba dalam kultur laboratorium.
Pengukuran aktivitas metabolisme dilakukan dengan menggunakan indikator viabilitas melalui sistem transpor elektron. Senyawa ini disebut tetrazolium dan garamnya menerima elektron dari hidrogen, menghasilkan formazan, zat yang tidak larut dalam air. Dengan demikian, munculnya formazan di tengah merupakan indikator aktivitas metabolisme seluler.
Salah satu media kultur X. campestris untuk melakukan uji viabilitas ini mengandung tetrazolium klorida (TTC), trifenil tetrazolium klorida dan bahan tambahan lain seperti natrium klorida dan gula. Ini adalah media dengan zat berikut untuk 500 ml volume total: 5 g pepton, 0,5 g kasein terhidrolisis, 2,5 g glukosa dan 8,5 g agar-agar.
Patofisiologi
Bakteri X. campestris adalah agen penyebab berbagai penyakit yang mempengaruhi daun tanaman hias (seperti Anthurium andreanum ) dan kacang-kacangan biasa ( Phaseolus vulgaris L.). Mereka juga mempengaruhi buah dari pohon buah batu, seperti almond, nektarin, ceri, persik, aprikot, prem, antara lain.
X. campestris diketahui mempengaruhi Brassicaceae atau famili cruciferous, termasuk di antara 10 spesies fitopatogen paling berbahaya untuk kegiatan pertanian, terutama di daerah tropis.
Misalnya, X. campestris menyebabkan penyakit busuk hitam pada kembang kol ( Brassica oleracea ), brokoli ( B. napus ), kubis cina ( B. pekinensis ), lobak ( B. rapa ), sawi ( B nigra ), lobak ( Rhaphanus sativus ) dan kubis ( B. fruticulosa ).
Gambar 3. Daun yang terkena X. campestris. Sumber: David B. Langston [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], melalui Wikimedia Commons
Gejala yang ditimbulkan oleh X. campestris awalnya muncul pada daun kemudian muncul pada buah dan cabang. Mereka melibatkan bintik-bintik daun kekuningan yang tidak beraturan dan bersudut (diameter 1 hingga 5 mm) dibatasi oleh vena yang akhirnya mengalami nekrosis.
Luka bakar daun juga terjadi; bintik-bintik pada buah; layu vaskular dan munculnya lesi klorosis atau nekrotik dalam bentuk “V”.
Bintik-bintik muncul di tepi daun dan di sekitar pelepah. Kehilangan daun dapat terjadi pada tanaman. Bintik-bintik hijau muncul pada buah yang menjadi nekrotik, dan mungkin juga retak. Kanker juga bisa terjadi.
Referensi
- Dow, JM, Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Penyebaran biofilm di Xanthomonas campestris dikendalikan oleh pensinyalan sel-sel dan diperlukan untuk virulensi penuh bagi tanaman. Prosiding National Academy of Sciences, 100 (19), 10995–11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
- Hayward, AC, Swings, JG dan Civerolo, EL (1993). Xanthomonas. Springer Belanda. hal 407.
- Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. dan Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Produksi Xanthan oleh Xanthomonas campestris dalam kultur batch. Proses Biokimia, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
- Rosalam, S., & Inggris, R. (2006). Tinjauan produksi gom xanthan dari pati yang tidak dimodifikasi oleh Enzim dan Teknologi Mikroba Xanthomonas campestris , 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
- Stewart, P. dan Globig, S. (2011). Fitopatologi pada tumbuhan. Pers Akademik Apple. hal 334.
