Deskripsi Xanthomonas campestris, media kultur dan patofisiologi



Xanthomonas campestris adalah spesies proteobacteria (kelas: Gamma Proteobacteria, ordo: Xanthomonadales, famili: Xanthomonadaceae) phytopathogenic yang mempengaruhi tanaman penting.

X. campestris Ini menyajikan fase epifit pada tanaman di mana itu tidak membahayakannya. Fase ini sebelum infeksi, dihasilkan oleh proliferasi bakteri karena variasi lingkungan yang menguntungkan. Infeksi oleh spesies ini oCasiona berbagai gejala pada tanaman yang terinfeksi yang akhirnya mungkin merosot dalam kematiannya.

X. campestris Ia juga terkenal untuk memproduksi biopolimer xanthan atau xanthan gum, polisakarida yang mengeluarkan media (exopolysaccharide) dan meningkatkan viskositas larutan berair.

Xanthan exopolysaccharide adalah bioproduk penting komersial 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, minyak, dan lainnya.

Indeks

  • 1 Keterangan
    • 1.1 Interaksi dengan pabrik
    • 1.2 Xantano
  • 2 Isolasi X. campestris dari jaringan tanaman
  • 3 media budaya
    • 3.1 Milk Tween (MT)
    • 3.2 Raja B
    • 3.3 PYM
    • 3.4 YMM
    • 3.5 Kondisi inkubasi
    • 3,6 Produksi xanthan
    • 3.7 Deteksi aktivitas metabolisme
  • 4 Patofisiologi
  • 5 Referensi

Deskripsi

Xanthomonas campestris Ini adalah basil gram negatif, wajib aerob dan saprophy fakultatif. Ini mobile, antara lebar 0,2 dan 0,6 μm, dan antara 0,8 dan 2,9 μm. Ini dapat muncul sebagai individu soliter atau filamen pembentuk, dikelilingi oleh xanthan, exopolysaccharide yang mereka hasilkan.

Xanthan menyukai pembentukan biofilm X. campestris dan juga melakukan tindakan perlindungan dari komunitas yang didirikan dalam struktur ini, ketika tiba-tiba terjadi perubahan suhu, pH, radiasi ultraviolet, variasi osmotik yang nyata dan / atau penurunan kelembaban terjadi..

Interaksi dengan pabrik

Spesies ini memiliki beberapa mekanisme untuk menghindari respon pertahanan dari 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 pertukaran gas dengan lingkungan terjadi), hidratnya (sejenis stoma yang melaluinya banyak air keluar), atau luka yang ada.

Umumnya tanaman menutup stomata ketika terserang mikroorganisme. Namun,, X. campestris menghasilkan faktor virulensi yang mencegah penutupan stomata, sehingga mendukung masuknya lebih banyak bakteri dari lingkungan eksternal.

Ketika bakteri ditemukan di dalam tanaman, mereka mencegah transportasi air, untuk menghalangi jaringan pembuluh darah. Hasilnya adalah nekrosis daun dan layu bagian yang terinfeksi.

Juga,, X. campestris menghasilkan senyawa yang disebut netral siklik glukan β- (1,2) yang mencegah ekspresi gen pertahanan dalam tanaman. Senyawa ini dapat dikaitkan dengan ruang periplasmik bakteri atau dapat diekskresikan ke media ekstraseluler, mendukung mobilitas bakteri, virulensi dan pembentukan biofilm.. 

Xantano

Xanthan diproduksi oleh Xanthomonas Ini bertindak sebagai faktor virulensi, menekan respon imun tanaman yang terinfeksi dan meningkatkan kapasitas infeksi bakteri.

Xanthan adalah polisakarida yang terdiri dari unit 5 gula yang diulang (2 glukosa, 2 manosa dan 1 asam glukuronat) dan dipolimerisasi.

Sintesis xanthan tergantung pada operon yang disebut permen karet cluster (satu set gen yang membentuk unit fungsional), yang menghadirkan 12 gen yang berada di bawah kendali satu wilayah promotor.

Isolasi X. campestris dari jaringan tanaman

X. campestris pv. campestris itu dapat diisolasi dari jaringan daun yang menghadirkan bintik-bintik dalam bentuk "V" atau jaringan pembuluh darah yang rusak, atau leher tanaman, yaitu area luka tanaman.

Untuk mendapatkan alunan X. campestris, itu dipilih karena menunjukkan zona terluka (bintik-bintik daun atau buah-buahan atau kanker). Jika lesi tidak diamati pada tanaman, jaringan yang paling rentan terhadap kerusakan diambil sebagai sampel dan dianalisis dengan media kultur dan dengan teknik reaksi rantai polimerase (PCR)..

Media budaya

Di antara media kultur yang digunakan adalah sebagai berikut:

Susu Tween (MT)

Untuk isolasi awal mikroorganisme dari sampel jaringan tanaman, media dapat diterapkan Susu Tween (MT):

10 ml susu skim, 0,25 g CaCl2, 10 g protease pepton No. 3, 15 g Agar Bacto, 0,5 g tirosin, 10 ml Tween 80, 80 mg sefaleksin (dalam 2 ml 4% NaOH), 200 g sikloheksimida (dalam 2 ml metanol pada 75%), 100 mg vankomisin (dalam 1 ml air suling).

Solusi dari susu skim, sefaleksin, sikloheksimid dan vankomisin harus disterilkan dengan filtrasi dan ditambahkan ke media pada 50 ° C.

Raja B

Setelah membiarkan koloni bakteri tumbuh di TM, yang paling mirip dapat ditularkan ke X. campestris (koloni pigmentasi kuning pada 72 dan 120 jam kultur) dalam medium Raja B:

20 g protease pepton No.3, 20 agar agar, K2HPO4 1,5 g, MgSO4x / H2O 1,5 g, 10 ml gliserol, 700 air suling.

Media harus dipanaskan hingga 80 ° C dengan mengguncang, mengukur dengan air suling hingga 1 L dan menyeragamkan, dan pH harus disesuaikan ke 7.2. Sterilkan pada 121 ° C selama 15 menit.

Media budaya kaya juga telah digunakan PYM atau YMM dalam budidaya X. campestris.

PYM

Untuk mempersiapkan PYM, untuk setiap 1000 ml volume total, Anda harus menambahkan: 10 gram glukosa, 5 gram ekstrak pepton, 3 gram ekstrak malt dan 3 gram ragi.

Jika diinginkan untuk membudidayakan dalam media padat dalam cawan Petri, maka 15 gr agar juga harus ditambahkan ke dalam campuran.

YMM

Untuk menyiapkan medianya YMM, Anda perlu per 1000 ml volume total: 10 gr glukosa, 1 ml larutan MgSO4: 7H2O (10 g / L), 1 ml larutan CaCl2 (22 gr / L), 1 ml larutan K2HPO4 (22 gr / L), 1 ml larutan FeCl3 dalam 0,1 M HCl (2 g / L), asam casamino 0,3% m / v (asam amino dari hidrolisis kasein) dan 11% v / v larutan natrium glutamat.

Kondisi inkubasi

Kondisi inkubasi dari strain bakteri X. campestris harus 27 atau 28 ° C, dan dalam hal media kultur cair, agitasi kontinyu harus dipertahankan pada 200 putaran per menit (rpm).

Produksi xanthan

Jika produksi xanthan dalam proses fermentasi diinginkan, 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 layak dalam jaringan tanaman, beberapa peneliti merekomendasikan pengukuran aktivitas metabolisme, bukan pertumbuhan mikroba dalam kultur laboratorium.

Pengukuran aktivitas metabolisme telah dilakukan dengan menggunakan indikator viabilitas melalui sistem transpor elektron. Senyawa ini disebut tetrazolium dan garamnya menerima elektron dari hidrogen, menghasilkan formazan, suatu zat yang tidak larut dalam air. Dengan demikian, penampilan di tengah formazan merupakan indikator aktivitas metabolisme seluler.

Salah satu cara budidaya X. campestris untuk melakukan tes viabilitas ini, ia mengandung tetrazolium chloride (TTC), tetrazolium triphenyl chloride dan zat tambahan lainnya 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 Ini adalah agen penyebab berbagai penyakit yang mempengaruhi daun tanaman hias (seperti Anthurium andreanum) dan kacang biasa (Phaseolus vulgaris L.). Mereka juga mempengaruhi buah dari buah batu, seperti almond, nectarine, ceri, persik, aprikot, prem, dan lainnya..

X. campestris Hal ini diketahui mempengaruhi keluarga Brassicaceae atau penyalib, di antara 10 spesies fitopatogenik paling berbahaya untuk kegiatan pertanian, terutama di daerah tropis..

Sebagai contoh, X. campestris menghasilkan penyakit busuk hitam pada kembang kol (Brassica oleracea), brokoli (B. napus), Kol Cina (B. pekinensis), lobak (B. rapa), mustard (B. nigra), lobak (Rhaphanus sativus) dan kol (B. fruticulosa).

Gejala yang dihasilkannya X. campestris mereka muncul pada awalnya di daun dan kemudian dapat muncul pada buah dan cabang. Ini melibatkan bercak daun kekuningan yang tidak teratur dan bersudut (berdiameter 1 sampai 5 mm) dibatasi oleh tulang rusuk yang akhirnya menjadi nekrotik.

Luka bakar daun juga ada; bintik-bintik pada buah-buahan; layu vaskular dan munculnya lesi klorosis atau nekrotik dalam bentuk "V".

Bintik-bintik muncul di tepi daun dan mengelilingi saraf pusat. Hilangnya daun di tanaman bisa terjadi. Pada buah-buahan muncul bintik-bintik hijau yang nekrotik, juga mampu memecahkannya. Cankers juga dapat hadir.

Referensi

  1. Dow, J.M., Crossman, L., Findlay, K., He, Y.-Q., Feng, J.-X., & Tang, J.-L. (2003). Dispersi biofilm dalam Xanthomonas campestris dikendalikan oleh pensinyalan sel-sel dan diperlukan untuk virulensi penuh pada tanaman. Prosiding Akademi Sains Nasional, 100 (19), 10995-11000. doi: 10.1073 / pnas.1833360100
  2. Hayward, A.C., Swings, J.G. dan Civerolo, E.L. (1993). Xanthomonas. Springer Belanda. hlm 407.
  3. Papagianni, M., Psomas, S., Batsilas, L., Paras, S., Kyriakidis, D. dan Liakopoulou-Kyriakides, M. (2001). Produksi Xanthan oleh Xanthomonas campestris dalam budaya batch. Proses Biokimia, 37 (1), 73-80. doi: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
  4. Rosalam, S., & Inggris, R. (2006). Ulasan produksi xanthan dari pati yang tidak dimodifikasi oleh Xanthomonas campestris Teknologi Enzim dan Mikroba, 39 (2), 197-207. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
  5. Stewart, P. dan Globig, S. (2011). Fitopatologi pada tumbuhan. Apple Academic Press. hlm 334.