Agrobacterium tumefaciens caractéristiques, morphologie, maladies

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Robert Johnston

Agrobacterium tumefaciens c'est une bactérie phytopathogène appartenant à l'ordre des Rhizobiales. La caractéristique la plus importante de cette bactérie est qu'elle introduit une partie de son ADN dans les cellules végétales et les transforme de cellules normales en cellules tumorales en peu de temps, provoquant la galle du collet..

Cette bactérie est un bâtonnet Gram négatif qui forme des colonies blanchâtres ou jaunâtres et produit un polysaccharide mucilagineux dans des milieux de culture contenant des glucides. Il est déplacé par les flagelles péritriches, vit dans le sol et infecte les cellules végétales par des blessures..

Les cellules d'Agrobacterium tumefaciens commencent à infecter une racine. Source: A. G. Matthysse, K. V. Holmes, R. H. G. Gurlitz [Domaine public]

La symptomatologie qui cause Agrobactérie chez leurs hôtes, cela n'est pas dû à l'espèce pathogène, mais au type de plasmide (fragment d'ADN circulaire) dont ils disposent. En conséquence, les bactéries contenant des plasmides Ti sont des inducteurs de tumeur qui produisent la galle du collet, et les bactéries contenant des plasmides Ri induisent la formation de racines velues..

Cette espèce bactérienne, associée à certains virus comme vecteurs de matériel génétique pour transformer des espèces végétales, a ouvert une ère dans la culture de plantes transgéniques à fort potentiel de production. De plus, l'étude des galles de la couronne produites par Agrobacterium tumefaciens était une partie importante des applications de culture de tissus végétaux in vitro.

Actuellement, les biotechnologues utilisent également cette bactérie pour transformer d'autres organismes tels que les insectes et transférer des gènes entre des plantes apparentées et non apparentées..

Agrobactérie et le plasmide Ti n'infectent que les plantes dicotylédones, et il a été identifié que les deux A. tumefaciens Quoi A. radiobacter infecter les racines d'hôtes comme les pois, le maïs, l'oignon, le tabac, le concombre et la tomate.

D'un point de vue taxonomique, bien que cette bactérie soit mieux connue sous le nom de Agrobacterium tumefaciens, le nom valide actuel est Rhizobium radiobacter.

Index des articles

  • 1 Caractéristiques générales
    • 1.1 Habitat
    • 1.2 Taxonomie
  • 2 Morphologie
  • 3 Maladies
    • 3.1 Galle de la couronne
    • 3.2 Racine poilue
  • 4 Contrôle biologique
    • 4.1 Contrôle chimique
  • 5 Références

Caractéristiques générales

Agrobacterium tumefaciens il n'a pas la capacité de fixer l'azote. Il parasite les racines et les tiges et provoque une croissance cellulaire excessive connue sous le nom de galle du collet. Il provoque également des racines poilues ou poilues ainsi que des galles de la tige.

Agrobacterium tumefaciens provoque la maladie connue sous le nom de galle du collet sur la tige et les racines de nombreuses plantes. Source: C-M [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Pour différencier ce genre bactérien des autres genres, une série de tests biochimiques spécifiques sont utilisés, tels que l'utilisation de nitrates, le métabolisme du sucre et la production d'indole..

On considère que dans cette infection par A. tumefaciens, et dans d'autres qui produisent une croissance, une déformation et un flétrissement excessifs, il existe un déséquilibre hormonal qui entraîne une accumulation de cytokinines et d'acide indole acétique. Cependant, on ne sait pas si cette accumulation de phytohormones est une cause ou un effet de l'infection..

Il a été montré que les plasmides Ti de la bactérie A. tumefaciens contient des gènes codant pour la production de cytokinines et d'acide indole acétique.

Habitat

Il vit dans le sol, en particulier dans la rhizosphère, dans des endroits aux climats chauds, ou survit longtemps à ces conditions de sol.. Agrobactérie C'est la cause de la galle sur la couronne des espèces ligneuses, en particulier des arbres fruitiers à noyau et à pépins, des ronces, des vignes et des saules, la galle de la tige des framboises et des mûres.

Leurs cellules libres sont capables d'infecter les racines d'un hôte spécifique qui leur est proche. Les cellules bactériennes sont attirées par les racines endommagées ou endommagées.

Dans les endroits à forte pluviométrie et où le pH est d'environ 6,0, les bactéries sont fréquemment attirées en permanence vers la zone d'élongation des racines. En ce sens, dans les sols avec un pH adéquat et une humidité élevée, l'infection peut être plus importante et augmenter l'apparence de la galle du collet..

Cette espèce bactérienne nécessite, en plus des plaies dans les racines, un phénomène d'attraction et de principe inductif pour faire proliférer dans un premier temps le développement des cellules, ainsi que pour former ultérieurement des galles. Autrement dit, il doit y avoir une reconnaissance mutuelle entre elle et l'usine.

Cette image montre Agrobacterium tumefaciens poussant autour du cambium dans une coupe de carotte infectée. Source: FruitDefendu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Taxonomie

Royaume: Bactéries (Eubactéries)

Sous-royaume: Negibacteria

Phylum: Protéobactéries

Classe: Alphaproteobacteria

Ordre: Rhizobiales

Famille: Rhizobiacées

Genre: Rhizobium

Espèce: Rhizobium radiobacter (Beijerinck et van Delden, 1902) Young et al., 2001 (nom valide)

Certains synonymes sont Agrobacterium radiobacter (Beijerinck et van Delden, 1902) Conn, 1942, et Agrobacterium tumefaciens (Smith et Townsend, 1907) Conn, 1942.

Morphologie

Agrobacterium tumefaciens est une bactérie de forme bacillaire, qui présente des flagelles latéraux épars et qui, en culture, se développe en colonies blanches et parfois jaunâtres..

La forme bacillaire d'une bactérie indique que son apparence est en forme de bâtonnet. Les dimensions du A. tumefaciens mesurent 0,8 μm de long sur 1,5 à 3 μm de large.

Les bactéries de la famille des Rhizobiaceae sont des bactéries à Gram négatif qui présentent entre 1 et 6 flagelles. Plus précisément, le A. tumefaciens traverse 1 ou 4 flagelles péritriches. Dans le cas d'un seul flagelle, il est latéral et non polaire.

En ce qui concerne sa croissance en milieu de culture, si le milieu contient une source de glucides, la bactérie produit un mucilage abondant de type polysaccharide, similaire à celui produit par ses parents, les bactéries rhizobiennes. Les colonies ont généralement une apparence lisse.

Maladies

Galle de la couronne

Cette maladie est produite dans plus d'une centaine de plantes infectées dans lesquelles une bile ou une tumeur se forme dans des structures telles que les racines, les pétioles et les tiges..

Les tumeurs se développent après que des bactéries pénètrent dans des plaies nouvellement fabriquées sur un hôte sensible.

Une fois que les bactéries reconnaissent une plaie et vice versa, les cellules qui en sont les plus proches commencent à se diviser. Agrobactérie s'attache aux parois cellulaires de ses hôtes, mais n'envahit pas leurs cellules.

La galle du collet produite par Agrobacterium tumefaciens peut à un moment donné faire tomber la tige. Source: jacilluch [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]

Deux ou trois jours après l'infection, un conditionnement se produit dans les cellules végétales qui les rend sensibles à un fragment d'ADN du plasmide bactérien, appelé ADN Ti, puisqu'il s'agit d'une séquence qui induit des tumeurs.

Ce fragment d'ADN bactérien s'intègre à l'ADN nucléaire de la cellule végétale hôte et induit une transformation des cellules végétales des cellules normales en cellules tumorales..

Les cellules transformées plus tard se divisent et se développent de manière incontrôlable indépendamment des bactéries et de la plante.

La galle formée soit dans la tige ou dans les racines des plantes, fait que les cellules allongées qui sont près du xylème ou autour de lui, produisent une pression sur les vaisseaux du xylème et ceux-ci sont comprimés et disloqués, devenant moins efficaces pour transporter l'eau à l'intérieur de l'usine.

Au début de la maladie, les tumeurs sont presque sphériques, de couleur blanche et de texture douce. Au début, ils peuvent être confondus avec un produit calleux de la plaie. Ensuite, les tissus s'assombrissent en raison de la mort et de la pourriture des cellules périphériques.

Certaines tumeurs peuvent être ligneuses et d'autres peuvent être spongieuses. Sa taille peut atteindre 30 cm.

Racine poilue

C'est une maladie produite par l'espèce Agrobacterium tumefaciens et pour son parent Agrobacterium rhizogenes. Les deux présentent des plasmides Ri et induisent la formation de racines velues chez leurs hôtes, ce qui montre un phénotype très particulier dans les racines des plantes infectées..

Les racines se développent abondamment et ressemblent à des cheveux ou à des racines avec de nombreux poils. Cela se produit une fois que l'ADN bactérien est intégré dans l'ADN de la plante et que la synthèse de l'acide indole acétique est stimulée, ce qui favorise la différenciation des racines normales aux racines velues..

Contrôle biologique

La bile sur la couronne causée par Agrobacterium tumefaciens peut être biocontrôlée par une bactérie du même genre (Agrobacterium radiobacter), qui n'est pas pathogène.

Pour ce biocontrôle, les semences, plants et boutures de plantes sont traités avec une suspension de la souche K84 de A. radiobacter, grâce à la production d'une bactériocine appelée agrocine 84, qui agit comme un antibiotique contre les bactéries qui lui sont taxonomiquement liées.

Cette substance inhibe sélectivement les bactéries phytopathogènes qui atteignent la surface des tissus végétaux imprégnés de bactéries non pathogènes. Cependant, on sait que dans plusieurs pays, il existe des souches de A. tumefaciens résistant à l'agrocine 84.

Contrôle chimique

Dans le cas du cerisier, qui est sensible à l'infection par A. tumefaciens, il est généralement traité de manière préventive avec du dichlone (dichloro naphtoquinone).

Le plasmide Ti d'Agrobacterium tumefaciens est un fragment d'ADN bactérien utile en génie génétique. Source: Ti plasmid.svg: Travail dérivé de Mouagip: Miguelferig [CC0]

Les références

  1. Ruggiero, M.A., Gordon, D.P., Orrell, T.M., Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, R.C., et al. 2015. Une classification de niveau supérieur de tous les organismes vivants. PLoS ONE 10 (4): e0119248.
  2. Agrios, G.N. 2005. Pathologie végétale. 5e ed. Elsevier Academic Press. Les états-unis d'Amérique. 922 p.
  3. Catalogue of Life: Liste de contrôle annuelle 2019. Détails de l'espèce: Rhizobium radiobacter (Beijerinck et van Delden, 1902) Young et al., 2001. Tiré de: catalogueoflife.org
  4. Echeverrigaray, S. 1995. Modifications des profils de peroxydase et de polypeptide dans Nicotiana tabacum L. transformé avec Agrobacterium rhizogenes. Science rurale, Santa Maria 25 (2): 229-232.
  5. De la Isla, L. Phytopathologie. 1994. Phytopathologie. Postgraduate College, UTEHA Noriega Editores. 384 p.

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