Loading AI tools
род бактерий Из Википедии, свободной энциклопедии
Agrobacterium (лат.) — группа грамотрицательных бактерий, впервые выделенная как самостоятельный род Г. Дж. Конном в 1942 году. Представители рода способны к горизонтальному переносу генов при помощи которого вызывают опухоли у растений. Наиболее исследованным и хорошо изученным видом этого рода является Agrobacterium tumefaciens. Agrobacterium широко известен своей способностью осуществлять взаимообратный перенос ДНК между собой и растениями. Благодаря этому свойству представители этого рода стали важным инструментом генной инженерии.
| Парафилетическая группа бактерий | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Название | |||
| Agrobacterium | |||
| Статус названия | |||
| Устаревшее таксономическое | |||
| Научное название | |||
|
Agrobacterium Conn 1942 emend. Sawada et al. 1993 |
|||
| Родительский таксон | |||
|
Род Rhizobium Frank 1889 emend. Young et al. 2001 |
|||
| Виды | |||
|
см. текст |
|||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
| |||
Род Agrobacterium гетерогенен по своему составу. В 1998 году была проведена реклассификация, в результате которой всех представителей Agrobacterium разделили на четыре новых рода: Ahrensia, Pseudorhodobacter, Ruegeria и Stappia[1][2]. Однако, более поздние исследования 2001—2003 годов пришли к выводу, что большую часть видов следует причислить к роду Rhizobium[3][4][5].
A. tumefaciens вызывает образование у растений злокачественных опухолей — галл. Обычно они возникают в месте смыкания корня и побега. Такие опухоли возникают в результате конъюгационного переноса бактериальной Ti-плазмиды (Т-ДНК) в клетки растения. Близкородственный вид A. rhizogenes также вызывает корневые опухоли и обладает специальной Ri-плазмидой (англ. root-inducing — индуцирующая корни). Хотя таксономическое положение Agrobacterium постоянно пересматривается, всё же можно разделить этот род на три биовара: A. tumefaciens, A. rhizogenes и A. vitis. Штаммы в группе A. tumefaciens и A. rhizogenes могут обладать либо Ti либо Ri-плазмидой, в то время как штаммы из группы A. vitis, обычно поражающие только виноград, несут Ti-плазмиду. Из природных образцов были выделены штаммы не относящиеся к Agrobacterium, которые несли Ri-плазмиду, а лабораторные исследования показали, что штаммы не относящиеся к Agrobacterium также могут нести Ti-плазмиду. Многие природные штаммы Agrobacterium не обладают ни Ti ни Ri-плазмидой и, поэтому, не являются вирулентными.
Плазмидная T-ДНК полуслучайным образом внедряется в геном клетки хозяина[6], и происходит экспрессия генов, ответственных за образование опухоли, что в конечном итоге приводит к образованию галла. T-ДНК содержит гены, кодирующие ферменты, необходимые для синтеза нестандартных аминокислот, обычно октопина или нопалина. Здесь же закодированы ферменты для синтеза растительных гормонов ауксина и цитокинина, а также для биосинтеза разного рода опинов, которые обеспечивают бактериям источник углерода и азота, недоступный для других микроорганизмов. Такая стратегия даёт Agrobacterium селективное преимущество[7]. Изменение гормонального баланса растения, приводит к нарушению деления клеток и образованию опухоли. Соотношение ауксина к цитокину определяет морфологию опухоли (корнеобразная, бесформенная или побегообразная).
Хотя обычно Agrobacterium инфицирует только растения, он может вызывать оппортунистические заболевания у людей с ослабленным иммунитетом[8][9], но пока нет данных указывающих на его опасность для здоровых индивидов. Самое раннее сообщение о заболевании человека, вызванном Agrobacterium radiobacter, сделал Доктор Дж. Р. Кейн из Шотландии (1988)[10]. Более поздние исследования подтвердили, что Agrobacterium поражает и генетически трансформирует некоторые виды человеческих клеток и способен вводить T-ДНК в клеточный геном. Исследование проводилось с использованием культуры человеческой ткани, поэтому не было сделано каких либо оценок о патогенности этого организма для человека в природе[11].
Способность Agrobacterium переносить свои гены в растения и грибы используется в биотехнологии, в частности в генетической инженерии с целью улучшения производительности растений. Обычно для этих целей используются модифицированные Ti или Ri плазмиды. Сначала плазмиду 'обезвреживают', удаляя гены, вызывающие развитие опухоли; единственная необходимая для процесса переноса часть T-ДНК это два маленьких (25 пар оснований) краевых повтора. Для успешной трансформации необходим по крайней мере один такой повтор. Марк Ван Монтегю и Джозеф Шелл из Гентского университета (Бельгия) открыли механизм переноса генов между Agrobacterium и растениями, что привело к созданию методов по изменению ДНК Agrobacterium с целью эффективной доставки генов в клетки растений[12][13]. Команда исследователей под руководством Доктора Мэри-Делл Чилтон впервые продемонстрировала, что удаление генов вирулентности не оказывает неблагоприятного воздействия на способность Agrobacterium вводить своё ДНК в растительный геном (1983).
Гены, которые будут введены в растительную клетку клонируют в специальный вектор для трансформации растений, который состоит их участка T-ДНК обезвреженной плазмиды и селективного маркёра (например, гена устойчивости к антибиотику), который позволяет осуществлять отбор растений, успешно прошедших трансформацию. Далее, трансформированные растения выращивают в среде с антибиотиком, и те из них, кто не несёт Т-ДНК и ген устойчивости в своём геноме, погибнут.
Трансформация с использованием Agrobacterium можно осуществить двумя путями. Протопласты или листовые пластинки инкубируются с Agrobacterium, а затем целое растение регенируруют, используя метод культуры тканей. Стандартный метод для трансформации Arabidopsis — это метод окунания цветка: цветы окунают в культуру Agrobacterium, и бактерии трансформируют половые клетки, которые производят женские гаметы. Затем, полученные семена можно проверить на устойчивость к антибиотику (или отбирать используя любой другой маркёр). Альтернативным методом является агроинфильтрация, когда раствор с культурой бактериальных клеток вводят в лист через устьица.
Agrobacterium не поражает все виды растений, но существует несколько других эффективных техник для трансформации, например генная пушка.
Agrobacterium входит в список источников генетического материала, использованного для создания следующих ГМО в США[14]:
| Положение вида в роде Agrobacterium[15] | Современное положение |
|---|---|
| "A. aggregatum" Ahrens 1968 | Labrenzia aggregata (Uchino et al. 1999) Biebl et al. 2007[16] |
| "A. albilineans" (Ashby 1929) Savulescu 1947 | Xanthomonas albilineans (Ashby 1929) Dowson 1943 emend. van den Mooter and Swings 1990[17] |
| A. atlanticum Rüger and Höfle 1992 | Ruegeria atlantica (Rüger and Höfle 1992) Uchino et al. 1999 emend. Vandecandelaere et al. 2008 |
| A. ferrugineum (ex Ahrens and Rheinheimer 1967) Rüger and Höfle 1992 | Pseudorhodobacter ferrugineus (Rüger and Höfle 1992) Uchino et al. 2003 |
| A. gelatinovorum (ex Ahrens 1968) Rüger and Höfle 1992 | Thalassobius gelatinovorus (Rüger and Höfle 1992) Arahal et al. 2006 |
| "A. kieliense" Ahrens 1968 | Ahrensia kielensis corrig. (ex Ahrens 1968) Uchino et al. 1999[18] |
| A. larrymoorei Bouzar and Jones 2001 | Rhizobium larrymoorei (Bouzar and Jones 2001) Young 2004 |
| A. meteori Rüger and Höfle 1992 | Ruegeria atlantica (Rüger and Höfle 1992) Uchino et al. 1999 emend. Vandecandelaere et al. 2008 |
| A. radiobacter (Beijerinck and van Delden 1902) Conn 1942 | Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden 1902) Young et al. 2001 |
| "A. rathayi" (Smith 1913) Savulescu 1947 | Rathayibacter rathayi (Smith 1913) Zgurskaya et al. 1993[19] |
| A. rhizogenes (Riker et al. 1930) Conn 1942 emend. Sawada et al. 1993 | Rhizobium rhizogenes (Riker et al. 1930) Young et al. 2001 |
| A. rubi (Hildebrand 1940) Starr and Weiss 1943 | Rhizobium rubi (Hildebrand 1940) Young et al. 2001 |
| "A. sanguineum" Ahrens and Rheinheimer 1968 | Porphyrobacter sanguineus (ex Ahrens and Rheinheimer 1968) Hiraishi et al. 2002[20] |
| A. stellulatum (ex Stapp and Knösel 1954) Rüger and Höfle 1992 | Stappia stellulata (Rüger and Höfle 1992) Uchino et al. 1999 emend. Biebl et al. 2007 |
| A. tumefaciens (Smith and Townsend 1907) Conn 1942typus | Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden 1902) Young et al. 2001 |
| A. vitis Ophel and Kerr 1990 | Allorhizobium vitis (Ophel and Kerr 1990) Mousavi et al. 2016 |
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
