Jump to content

Агробактерия

Агробактерия
Научная классификация Изменить эту классификацию
Домен: Бактерии
Тип: Псевдомонадота
Сорт: Альфапротеобактерии
Заказ: Гифомикробиалы
Семья: Ризобиевые
Род: Агробактерия
Конн 1942 г. (утвержденные списки 1980 г.)
Типовой вид
Агробактерия радиобактерия
(Смит и Таунсенд, 1907 г.) Конн, 1942 г. (утвержденные списки, 1980 г.)
Разновидность
Синонимы [1]
  • Полимонас Лиске 1928

Agrobacterium — это род грамотрицательных , бактерий, созданный Х. Дж. Конном , который использует горизонтальный перенос генов чтобы вызывать опухоли у растений. Agrobacterium tumefaciens — наиболее часто изучаемый вид этого рода. Agrobacterium хорошо известна своей способностью переносить ДНК между собой и растениями, и по этой причине она стала важным инструментом генной инженерии .

Номенклатурная история

[ редактировать ]

До 1990-х годов род Agrobacterium использовался в качестве таксона мусорной корзины . С появлением секвенирования 16S многие виды Agrobacterium (особенно морские виды) были отнесены к таким родам, как Ahrensia , Pseudorhodobacter , Ruegeria и Stappia . [2] [3] Остальные виды Agrobacterium были отнесены к трем биоварам: биовар 1 ( Agrobacterium tumefaciens ), биовар 2 ( Agrobacterium rhizogenes ) и биовар 3 ( Agrobacterium vitis ). В начале 2000-х годов Agrobacterium был синонимом рода Rhizobium . [4] Этот шаг оказался спорным. [5] [6] Спор окончательно разрешился, когда род Agrobacterium был восстановлен. [7] после того, как было продемонстрировано, что он филогенетически отличается от Rhizobium. [8] [9] и что виды Agrobacterium были объединены уникальной синапоморфией : наличием гена протеомеразы telA , который заставляет всех членов рода иметь линейную хромиду . [10] Однако к этому времени три биовара Agrobacterium прекратили свое существование; биовар 1 остался с Agrobacterium , биовар 2 был переименован в Rhizobium rhizogenes , а биовар 3 переименован в Allorhizobium vitis .

Растительный патоген

[ редактировать ]
Большие наросты на этих корнях представляют собой галлы, вызванные Agrobacterium sp.

Agrobacterium tumefaciens вызывает у растений коронково-галловую болезнь. Заболевание характеризуется опухолевидным наростом или галлом на зараженном растении, часто на стыке корня и побега. Опухоли индуцируются конъюгативным переносом сегмента ДНК ( Т-ДНК ) из бактериальной опухолеиндуцирующей (Ti) плазмиды . Близкородственный вид, Agrobacterium rhizogenes , индуцирует опухоли корня и несет отдельную плазмиду Ri (индуцирующую корни). Хотя таксономия Agrobacterium в настоящее время пересматривается, можно обобщить, что внутри рода существует 3 биовара: Agrobacterium tumefaciens , Agrobacterium rhizogenes и Agrobacterium vitis . Известно, что штаммы Agrobacterium tumefaciens и Agrobacterium rhizogenes могут содержать либо Ti-, либо Ri- плазмиду , тогда как штаммы Agrobacterium vitis , обычно встречающиеся в виноградной лозе, могут содержать Ti-плазмиду. Штаммы, не относящиеся к агробактериям, были выделены из образцов окружающей среды, содержащих Ri-плазмиду, тогда как лабораторные исследования показали, что не-агробактерии Штаммы Agrobacterium также могут содержать Ti-плазмиду. Некоторые экологические штаммы Agrobacterium не содержат ни Ti, ни Ri-плазмиды. Эти штаммы авирулентны. [11]

Плазмидная Т-ДНК полуслучайным образом интегрируется в геном клетки-хозяина. [12] и гены морфологии опухоли на Т-ДНК экспрессируются, вызывая образование галла. Т-ДНК несет гены ферментов биосинтеза, отвечающих за производство необычных аминокислот , обычно октопина или нопалина . Он также несет гены для биосинтеза растительных гормонов , ауксинов и цитокининов , а также для биосинтеза опинов , обеспечивая источник углерода и азота для бактерий, которые большинство других микроорганизмов не могут использовать, что дает Agrobacterium селективное преимущество . [13] Изменяя гормональный баланс в растительной клетке, растение не может контролировать деление этих клеток, и образуются опухоли. Соотношение ауксина и цитокинина, продуцируемого опухолевыми генами, определяет морфологию опухоли (корневидную, дезорганизованную или побеговидную).

обычно рассматривается как инфекция растений, Хотя Agrobacterium она может вызывать оппортунистические инфекции у людей с ослабленной иммунной системой . [14] [15] но не было показано, что он является основным патогеном у здоровых людей. Об одной из самых ранних ассоциаций заболеваний человека, вызванных Agrobacterium radiobacter, сообщил д-р Дж. Р. Каин из Шотландии (1988). [16] Более позднее исследование показало, что Agrobacterium прикрепляется к нескольким типам клеток человека и генетически трансформирует их, интегрируя свою Т-ДНК в геном клеток человека. Исследование проводилось с использованием культивированных тканей человека и не позволило сделать никаких выводов относительно соответствующей биологической активности в природе. [17]

Использование в биотехнологии

[ редактировать ]

Способность Agrobacterium переносить гены растениям , в и грибам используется в биотехнологии частности, генной инженерии для улучшения растений . Геномы растений и грибов можно сконструировать с помощью Agrobacterium для доставки последовательностей, содержащихся в бинарных векторах Т-ДНК . Можно использовать модифицированную плазмиду Ti или Ri. Плазмида «обезвреживается» путем удаления генов, индуцирующих опухоль; Единственными важными частями Т-ДНК являются два небольших (25 пар оснований) пограничных повтора, по крайней мере один из которых необходим для трансформации растений. [18] [19] Гены, подлежащие введению в растение, клонируются в растительный бинарный вектор, который содержит область Т-ДНК обезвреженной плазмиды вместе с селектируемым маркером (например, устойчивостью к антибиотикам ), чтобы обеспечить отбор растений, которые были успешно трансформированы. Растения после трансформации выращивают на средах, содержащих антибиотики, и те, у которых Т-ДНК не интегрирована в геном, погибнут. Альтернативный метод – агроинфильтрация . [20] [21]

Растение ( S. chacoense ) трансформируют с помощью Agrobacterium . Трансформированные клетки начинают образовывать мозоли на боковых частях листьев.

Трансформация с помощью Agrobacterium может быть достигнута несколькими способами. Протопласты или, альтернативно, листовые диски можно инкубировать с Agrobacterium , а целые растения регенерировать с использованием культуры тканей растений . При агроинфильтрации агробактерии можно вводить непосредственно в ткань листа растения. Этот метод трансформирует только клетки, находящиеся в непосредственном контакте с бактериями, и приводит к временной экспрессии плазмидной ДНК. [22]

Для трансформации табака обычно применяют агроинфильтрацию ( Никотиана ). Распространенным протоколом трансформации арабидопсиса является метод цветочного погружения: [23] Соцветие клетки , погружают в суспензию агробактерий , и бактерия трансформирует зародышевые образующие женские гаметы . Затем семена можно проверить на устойчивость к антибиотикам ( или другому интересующему маркеру). Растения, в которых не интегрирована плазмидная ДНК, погибнут под воздействием антибиотика. [20]

Agrobacterium указан как переносчик генетического материала, который был перенесен в следующие ГМО США: [24]

Трансформация Agrobacterium грибов с помощью используется в первую очередь в исследовательских целях. [25] [26] и использует те же подходы, что и для трансформации растений. Плазмидная система Ti модифицирована и включает элементы ДНК для отбора трансформированных штаммов грибов после совместной инкубации штаммов Agrobacterium, несущих эти плазмиды, с видами грибов.

Геномика

[ редактировать ]

Секвенирование геномов нескольких видов Agrobacterium позволило изучить историю эволюции этих организмов и предоставило информацию о генах и системах, участвующих в патогенезе, биологическом контроле и симбиозе . Одним из важных открытий является возможность того, что хромосомы развиваются из плазмид у многих из этих бактерий . Другое открытие заключается в том, что разнообразные хромосомные структуры в этой группе, по-видимому, способны поддерживать как симбиотический, так и патогенный образ жизни. Доступность последовательностей генома видов Agrobacterium будет продолжать расти, что приведет к существенному пониманию функций и истории эволюции этой группы микробов, связанных с растениями. [27]

Марк Ван Монтегю и Йозеф Шелл из Гентского университета ( Бельгия ) открыли механизм переноса генов между Agrobacterium и растениями, что привело к разработке методов превращения Agrobacterium в эффективную систему доставки для генной инженерии растений. [18] [19] Группа исследователей под руководством Мэри-Делл Чилтон первой продемонстрировала, что гены вирулентности можно удалить, не оказывая при этом отрицательного влияния на способность агробактерий вставлять свою собственную ДНК в геном растения (1983). [28]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Бьюкенен Р.Э. (1965). «Предложение об отказе от родового названия Polymonas Lieske 1928» . Международный бюллетень бактериологической номенклатуры и таксономии . 15 (1): 43–44. дои : 10.1099/00207713-15-1-43 .
  2. ^ Учино Ю., Ёкота А., Сугияма Дж. (август 1997 г.). «Филогенетическое положение морского подразделения видов Agrobacterium на основе анализа последовательности 16S рРНК» . Журнал общей и прикладной микробиологии . 43 (4): 243–247. дои : 10.2323/jgam.43.243 . ПМИД   12501326 .
  3. ^ Учино Ю., Хирата А., Ёкота А., Сугияма Дж. (июнь 1998 г.). «Реклассификация морских видов Agrobacterium : предложения Stappia stellulata gen. nov., com. nov., Stappia aggregata sp. nov., nom. rev., Ruegeria atlantica gen. nov., com. nov., Ruegeria gelatinovora com. nov. ., Ruegeria algicola comb. nov. и Ahrensia kieliense gen. nov., sp. nov., nom . Журнал общей и прикладной микробиологии . 44 (3): 201–210. дои : 10.2323/jgam.44.201 . ПМИД   12501429 .
  4. ^ Янг Дж.М., Куйкендалл Л.Д., Мартинес-Ромеро Э., Керр А., Савада Х. (январь 2001 г.). «Пересмотр Rhizobium Frank 1889 с исправленным описанием рода и включением всех видов Agrobacterium Conn 1942 и Allorhizobium undicola de Lajudie et al . 1998 в качестве новых комбинаций: Rhizobium radiobacter , R. rhizogenes , R. Rubi , Р. undicola и Р. vitis » . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 51 (Часть 1): 89–103. дои : 10.1099/00207713-51-1-89 . ПМИД   11211278 .
  5. ^ Фарранд С.К., ван Беркум П.Б., Огер П. (сентябрь 2003 г.). « Агробактерии — определяемый род семейства Rhizobiaceae» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 53 (Часть 5): 1681–1687. дои : 10.1099/ijs.0.02445-0 . ПМИД   13130068 .
  6. ^ Янг Дж.М., Куйкендалл Л.Д., Мартинес-Ромеро Э., Керр А., Савада Х. (сентябрь 2003 г.). «Классификация и номенклатура агробактерий и ризобий » . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 53 (Часть 5): 1689–1695. дои : 10.1099/ijs.0.02762-0 . ПМИД   13130069 .
  7. ^ Флорес-Феликс Х.Д., Менендес Э., Пейш А., Гарсиа-Фрайле П., Веласкес Э. (2020). «История и современное таксономическое состояние рода Agrobacterium ». Syst Appl Микробиол . 43 (1): 126046. doi : 10.1016/j.syapm.2019.126046 . hdl : 10174/28328 . ПМИД   31818496 . S2CID   209164436 .
  8. ^ Мусави С.А., Остерман Дж., Уолберг Н., Несме Икс, Лавир С., Виал Л., Полен Л., де Лажуди П., Линдстрем К. (2014). «Филогения клады Rhizobium - Allorhizobium - Agrobacterium подтверждает определение Neorhizobium gen. nov». Syst Appl Микробиол . 37 (3): 208–215. дои : 10.1016/j.syapm.2013.12.007 . ПМИД   24581678 .
  9. ^ Мусави С.А., Виллемс А, Несме Х, де Лажуди П, Линдстрем К (2015). «Пересмотренная филогения Rhizobiaceae : Предложение по определению Pararhizobium gen. nov. и 13 новых комбинаций видов». Syst Appl Микробиол . 38 (2): 84–90. дои : 10.1016/j.syapm.2014.12.003 . ПМИД   25595870 .
  10. ^ Рамирес-Бахена М.Х., Виал Л., Лассаль Ф., Диль Б., Шапульо Д., Добен В., Несме Х., Мюллер Д. (2014). «Единичное приобретение протеомеразы привело к образованию большой и разнообразной клады внутри сверхкластера Agrobacterium / Rhizobium , характеризующегося наличием линейной хромиды». Мол Филогенет Эвол . 73 : 202–207. дои : 10.1016/j.ympev.2014.01.005 . ПМИД   24440816 .
  11. ^ Савада Х., Иеки Х., Ояизу Х., Мацумото С. (октябрь 1993 г.). «Предложение об отказе от Agrobacterium tumefaciens и пересмотренных описаниях рода Agrobacterium и Agrobacterium radiobacter и Agrobacterium rhizogenes » . Международный журнал систематической бактериологии . 43 (4): 694–702. дои : 10.1099/00207713-43-4-694 . ПМИД   8240952 .
  12. ^ Фрэнсис К.Э., Спайкер С. (февраль 2005 г.). «Идентификация трансформантов Arabidopsis thaliana без отбора показывает высокую частоту подавленных интеграций Т-ДНК» . Заводской журнал . 41 (3): 464–77. дои : 10.1111/j.1365-313X.2004.02312.x . ПМИД   15659104 .
  13. ^ Питцшке А., Хирт Х. (март 2010 г.). «Новый взгляд на старую историю: образование опухолей у растений, вызванное агробактериями, путем трансформации растений» . Журнал ЭМБО . 29 (6): 1021–32. дои : 10.1038/emboj.2010.8 . ПМЦ   2845280 . ПМИД   20150897 .
  14. ^ Халс М., Джонсон С., Феррьери П. (январь 1993 г.). « Агробактериальные инфекции у человека: опыт одной больницы и обзор». Клинические инфекционные болезни . 16 (1): 112–7. дои : 10.1093/clinids/16.1.112 . ПМИД   8448285 .
  15. ^ Данн В.М., Тиллман Дж., Мюррей Дж.К. (сентябрь 1993 г.). «Выделение штамма Agrobacterium radiobacter с мукоидным фенотипом от ребенка с ослабленным иммунитетом, страдающего бактериемией» . Журнал клинической микробиологии . 31 (9): 2541–3. doi : 10.1128/JCM.31.9.2541-2543.1993 . ПМЦ   265809 . ПМИД   8408587 .
  16. ^ Каин-младший (март 1988 г.). «Случай септицемии, вызванной Agrobacterium radiobacter ». Журнал инфекции . 16 (2): 205–6. дои : 10.1016/s0163-4453(88)94272-7 . ПМИД   3351321 .
  17. ^ Куник Т., Цфира Т., Капульник Ю., Гафни Ю., Дингуолл С., Цитовский В. (февраль 2001 г.). «Генетическая трансформация клеток HeLa агробактериями » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (4): 1871–6. Бибкод : 2001PNAS...98.1871K . дои : 10.1073/pnas.041327598 . JSTOR   3054968 . ЧВК   29349 . ПМИД   11172043 .
  18. ^ Jump up to: а б Шелл Дж., Ван Монтегю М. (1977). «Ти-плазмида Agrobacterium Tumefaciens, природный вектор для введения генов NIF в растения?». В: Холлаендер А., Беррис Р.Х., Дэй П.Р., Харди Р.В., Хелински Д.Р., Ламборг М.Р., Оуэнс Л., Валентайн Р.К. (ред.). Генная инженерия для фиксации азота . Фундаментальные науки о жизни. Том. 9. стр. 159–79. дои : 10.1007/978-1-4684-0880-5_12 . ISBN  978-1-4684-0882-9 . ПМИД   336023 .
  19. ^ Jump up to: а б Йоос Х, Тиммерман Б, Монтегю М.В., Шелл Дж (1983). «Генетический анализ переноса и стабилизации ДНК агробактерий в растительных клетках» . Журнал ЭМБО . 2 (12): 2151–60. дои : 10.1002/j.1460-2075.1983.tb01716.x . ПМК   555427 . ПМИД   16453483 .
  20. ^ Jump up to: а б Томсон Дж.А. «Генная инженерия растений» (PDF) . Биотехнология . 3 . Архивировано (PDF) из оригинала 17 января 2017 года . Проверено 17 июля 2016 г.
  21. ^ Лойцингер К., Дент М., Уртадо Дж., Станке Дж., Лай Х., Чжоу X, Чен Q (июль 2013 г.). «Эффективная агроинфильтрация растений для высокого уровня транзиторной экспрессии рекомбинантных белков» . Журнал визуализированных экспериментов . 77 (77). дои : 10.3791/50521 . ПМЦ   3846102 . ПМИД   23913006 .
  22. ^ Шамлул М., Труса Дж., Метт В., Юсибов В. (апрель 2014 г.). «Оптимизация и использование Agrobacterium -опосредованного производства временного белка в Никотиане » . Журнал визуализированных экспериментов (86). дои : 10.3791/51204 . ПМЦ   4174718 . ПМИД   24796351 .
  23. ^ Клаф С.Дж., Бент А.Ф. (декабрь 1998 г.). «Цветочный соус: упрощенный метод агробактериальной трансформации Arabidopsis thaliana ». Заводской журнал . 16 (6): 735–43. дои : 10.1046/j.1365-313x.1998.00343.x . ПМИД   10069079 . S2CID   410286 .
  24. ^ Список завершенных консультаций FDA по биоинженерным продуктам питания, заархивированный 13 мая 2008 г., в Wayback Machine.
  25. ^ Мишельсе CB, Хойкаас П.Дж., ван ден Хондел Калифорния, Рам А.Ф. (июль 2005 г.). «Агробактериальная трансформация как инструмент функциональной геномики грибов». Современная генетика . 48 (1): 1–17. дои : 10.1007/s00294-005-0578-0 . ПМИД   15889258 . S2CID   23959400 .
  26. ^ Иднурм А., Бэйли А.М., Кэрнс Т.С., Эллиотт С.Э., Фостер Г.Д., Янири Г., Чон Дж. (2017). « Агробактериальная трансформация грибов» . Грибковая биология и биотехнология . 4 :6. дои : 10.1186/s40694-017-0035-0 . ПМЦ   5615635 . ПМИД   28955474 .
  27. ^ Сетубал Дж.К., Вуд Д., Берр Т., Фарранд С.К., Голдман Б.С., Гуднер Б., Оттен Л., Слейтер С. (2009). «Геномика агробактерий : взгляд на ее патогенность, биоконтроль и эволюцию» . В Джексоне RW (ред.). Патогенные бактерии растений: геномика и молекулярная биология . Кайстер Академик Пресс. стр. 91–112. ISBN  978-1-904455-37-0 .
  28. ^ Чилтон, Мэри-Делл (2001). «Агробактерия. Мемуары» . Физиология растений . 125 (1): 9–14. дои : 10.1104/стр.125.1.9 . ISSN   0032-0889 . ПМЦ   1539314 . ПМИД   11154285 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0909e351275d216a59e1f1121bec73a3__1711579920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/09/a3/0909e351275d216a59e1f1121bec73a3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Agrobacterium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)