L'Agrobacterium tumefaciens è un batterio fitopatogeno appartenente all'ordine dei Rhizobiales. La caratteristica più importante di questo batterio è che introduce parte del suo DNA nelle cellule vegetali e le trasforma da cellule normali a cellule tumorali in breve tempo, provocando il fiele della corona.
Questo batterio è un bacillo gram-negativo che forma colonie biancastre o giallastre e produce un polisaccaride mucillaginoso in terreni di coltura con carboidrati. È spostato dai flagelli peritrichi, vive nel suolo e infetta le cellule vegetali attraverso le ferite.
Le cellule di Agrobacterium tumefaciens iniziano a infettare una radice. Fonte: AG Matthysse, KV Holmes, RHG Gurlitz
I sintomi causati da Agrobacterium nei suoi ospiti non sono dovuti alle specie patogene, ma al tipo di plasmide (frammento di DNA circolare) che hanno. Di conseguenza, i batteri contenenti plasmidi Ti sono induttori di tumori che producono fiele della corona, mentre i batteri contenenti plasmidi Ri inducono la formazione di radici pelose.
Questa specie batterica, insieme ad alcuni virus come vettori di materiale genetico per trasformare specie vegetali, ha aperto un'era nella coltivazione di piante transgeniche ad alto potenziale produttivo. Inoltre, lo studio delle galle della corona prodotte da Agrobacterium tumefaciens ha costituito una parte importante delle applicazioni delle colture di tessuti vegetali in vitro.
Attualmente, i biotecnologi usano questo batterio anche per trasformare altri organismi come gli insetti e per trasferire geni tra piante correlate e non correlate.
Specie: Rhizobium radiobacter (Beijerinck e van Delden, 1902) Young et al., 2001 (nome valido)
Alcuni sinonimi sono Agrobacterium radiobacter (Beijerinck e van Delden, 1902) Conn, 1942 e Agrobacterium tumefaciens (Smith e Townsend, 1907) Conn, 1942.
Morfologia
L'Agrobacterium tumefaciens è un batterio di forma bacillare con flagelli laterali sparsi che cresce in colonie bianche e talvolta giallastre in coltura.
La forma bacillare di un batterio indica che il suo aspetto è a forma di bastoncello. Le dimensioni di A. tumefaciens sono lunghe 0,8 μm e larghe 1,5-3 μm.
I batteri della famiglia delle Rhizobiaceae sono batteri gram-negativi che presentano da 1 a 6 flagelli. In particolare, A. tumefaciens viaggia attraverso 1 o 4 flagelli peritrichi. Nel caso di avere un solo flagello, è laterale e non polare.
Per quanto riguarda la sua crescita nei terreni di coltura, se il terreno contiene una fonte di carboidrati, il batterio produce un'abbondante mucillagine di tipo polisaccaridico, simile a quella prodotta dai suoi parenti, i batteri rizobici. Le colonie hanno generalmente un aspetto liscio.
Malattie
Crown gall
Questa malattia è prodotta in più di cento piante infette in cui si forma un fiele o un tumore in strutture come radici, piccioli e steli.
I tumori si sviluppano dopo che i batteri entrano nelle ferite appena fatte su un ospite sensibile.
Una volta che i batteri riconoscono una ferita e viceversa, le cellule ad essa più vicine iniziano a dividersi. L'agrobacterium si lega alle pareti cellulari dei suoi ospiti, ma non invade le loro cellule.
La galla della corona prodotta da Agrobacterium tumefaciens può a un certo punto far cadere lo stelo. Fonte: jacilluch
Due o tre giorni dopo l'infezione, nelle cellule vegetali si verifica un condizionamento che le rende sensibili a un frammento di DNA del plasmide batterico, noto come Ti DNA, poiché è una sequenza che induce i tumori.
Questo frammento di DNA batterico si integra con il DNA nucleare della cellula della pianta ospite e induce una trasformazione delle cellule vegetali da normali a cellule tumorali.
Successivamente le cellule trasformate si dividono e crescono in modo incontrollabile indipendentemente dai batteri e dalla pianta.
La fiele formata sia nel fusto che nelle radici delle piante, fa sì che le cellule allungate che si trovano vicino allo xilema o attorno ad esso, producano pressione sui vasi xilematici e questi vengono compressi e dislocati, diventando meno efficienti da trasportare l'acqua all'interno della pianta.
All'inizio della malattia, i tumori sono quasi sferici, bianchi e di consistenza morbida. All'inizio possono essere confusi con un prodotto callo della ferita. I tessuti poi si scuriscono a causa della morte e del marciume delle cellule periferiche.
Alcuni tumori possono essere legnosi e altri possono essere spugnosi. Le sue dimensioni possono essere fino a 30 cm.
Radice pelosa
È una malattia prodotta dalla specie Agrobacterium tumefaciens e dal suo relativo Agrobacterium rhizogenes. Entrambi presentano plasmidi Ri e inducono la formazione di radici pelose nei loro ospiti, che mostra un fenotipo molto particolare nelle radici delle piante infette.
Le radici si sviluppano abbondantemente e sembrano capelli o radici con molti peli. Ciò avviene una volta che il DNA batterico è integrato nel DNA della pianta e viene stimolata la sintesi dell'acido acetico indolo, che favorisce la differenziazione dalle radici normali a quelle pelose.
Controllo biologico
La galla coronarica causata da Agrobacterium tumefaciens può essere biocontrollata da un batterio dello stesso genere (Agrobacterium radiobacter), che non è patogeno.
Per questo biocontrollo, i semi, le piantine e le talee vengono trattati con una sospensione del ceppo K84 di A. radiobacter, grazie alla produzione di una batteriocina nota come agrocina 84, che funge da antibiotico contro i batteri ad essa tassonomici.
Questa sostanza inibisce selettivamente i batteri fitopatogeni che raggiungono la superficie dei tessuti vegetali impregnati di batteri non patogeni. Tuttavia, è noto che in diversi paesi esistono ceppi di A. tumefaciens resistenti all'agrocina 84.
Controllo chimico
Nel caso della ciliegia, che è suscettibile di infezione da A. tumefaciens, viene solitamente trattata preventivamente con diclone (dicloro naftochinone).
Il plasmide Ti di Agrobacterium tumefaciens è un frammento di DNA batterico utile nell'ingegneria genetica. Fonte: Ti plasmid.svg: Mouagipderivative work: Miguelferig
Riferimenti
- Ruggiero, MA, Gordon, DP, Orrell, TM, Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, RC, et al. 2015. Una classificazione di livello superiore di tutti gli organismi viventi. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
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- Catalogo della vita: lista di controllo annuale 2019. Dettagli specie: Rhizobium radiobacter (Beijerinck e van Delden, 1902) Young et al., 2001. Tratto da: catalogueoflife.org
- Echeverrigaray, S. 1995. Cambiamenti nei profili di perossidasi e polipeptidi in Nicotiana tabacum L. trasformati con Agrobacterium rhizogenes. Rural Science, Santa Maria 25 (2): 229-232.
- De la Isla, L. Phytopathology. 1994. Phytopathology. Postgraduate College, UTEHA Noriega Editores. 384 p.