XANTHOMONAS CAMPESTRIS: الوصف والزراعة والأمراض - مادة الاحياء - 2026

Xanthomonas campestris هو نوع من البكتيريا البروتينية (فئة: بكتيريا غاما ، الترتيب: Xantomonadales ، الأسرة: Xanthomonadaceae) ممرض للنبات يؤثر على المحاصيل الهامة.

X. campestris يقدم مرحلة epiphytic على النبات حيث لا يؤذيها. هذه المرحلة تسبق الإصابة ، وتتولد عندما تتكاثر البكتيريا بسبب التغيرات البيئية الملائمة. تسبب الإصابة بهذا النوع مجموعة متنوعة من الأعراض في النبات المصاب والتي يمكن أن تتحول في النهاية إلى الموت.

الشكل 1. الأعراض التي تسببها الإصابة بـ X. campestris. المصدر: المؤلف Ninjatacoshell، Wikimedia Commons.

تشتهر X. campestris أيضًا بإنتاج البوليمر الحيوي صمغ الزانثان أو الزانثان ، وهو عديد السكاريد الذي يفرز إلى الوسط (عديد السكاريد الخارجي) ويزيد من لزوجة المحاليل المائية.

كان زانثان عديد السكاريد الخارجي أول منتج ثانوي مهم تجاريًا ناتجًا عن عمليات التخمير لنشا الذرة. يتم إنتاجه حاليًا بكميات كبيرة وله العديد من التطبيقات نظرًا لخصائصه كمكثف ومستحلب. يستخدم Xanthan في الصناعات الغذائية والأدوية ومستحضرات التجميل والزراعية والنفط ، من بين أمور أخرى.

وصف

Xanthomonas campestris عبارة عن عصيات هوائية سالبة الجرام ، إلزامية ، ورمية اختيارية. إنه متحرك ، يتراوح عرضه بين 0.2 و 0.6 ميكرومتر ، ويتراوح طوله بين 0.8 و 2.9 ميكرومتر. يمكن أن يظهر كفرد فردي أو خيوط مكونة ، محاطة بالزانثان ، عديد السكاريد الخارجي الذي ينتجه.

يفضل Xanthan تكوين الأغشية الحيوية X. campestris ويمارس أيضًا إجراءات وقائية على المجتمعات المنشأة في هذا الهيكل ، عندما تحدث تغيرات مفاجئة في درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، والأشعة فوق البنفسجية ، والاختلافات التناضحية الملحوظة و / أو انخفاض الرطوبة.

التفاعل مع النبات

هذا النوع لديه عدة آليات لتفادي الاستجابات الدفاعية للنباتات التي يصيبها. أول حاجز للنبات ضد العدوى البكتيرية هو جدار الخلية والمواد السطحية ذات النشاط المضاد للميكروبات.

يمكن أن يصيب X. campestris النبات من خلال الثغور الورقية (المسام التي يحدث فيها تبادل الغازات مع البيئة) ، أو من خلال الهيدرات (نوع من الفغرة حيث ينضح الماء الزائد) ، أو من خلال الجروح الموجودة.

تغلق النباتات عمومًا ثغورها عندما تهاجمها الكائنات الحية الدقيقة. ومع ذلك ، ينتج X. campestris عامل ضراوة يمنع الثغور من الانغلاق ، وبالتالي يفضل دخول المزيد من البكتيريا إلى النبات من البيئة الخارجية.

عندما تكون البكتيريا داخل النبات ، فإنها تمنع نقل الماء ، عن طريق إعاقة الأنسجة الوعائية. والنتيجة هي نخر الأوراق وذبول الأجزاء المصابة.

بالإضافة إلى ذلك ، ينتج X. campestris مركبًا يسمى دوري محايد β- (1،2) جلوكان يمنع التعبير عن جينات الدفاع في النبات. يمكن أن تترافق هذه المركبات مع الفضاء المحيط بالبكتيريا أو يمكن أن تفرز إلى البيئة خارج الخلية ، مما يُفضل حركة البكتيريا وفراعتها وتشكيل الأغشية الحيوية.

زانثان

يعمل الزانثان الذي تنتجه الزانثوموناس كعامل ضراوة ، ويثبط الاستجابة المناعية للنبات المصاب ويزيد من قدرة البكتيريا على العدوى.

الزانثان هو عديد السكاريد يتكون من وحدات من 5 سكريات تتكرر (2 جلوكوز ، 2 مانوز و 1 حمض جلوكورونيك) وتتبلمر.

يعتمد توليف الزانثان على أوبرون يسمى اللثة العنقودية (مجموعة من الجينات التي تشكل وحدة وظيفية) ، والتي تحتوي على 12 جينًا تخضع لسيطرة منطقة محفز واحدة.

عزلة

X. campestris pv. يمكن عزل campestris من أنسجة الأوراق التي بها بقع على شكل "V" أو من الأنسجة الوعائية التالفة ، أو عنق النبات ، أي من المناطق المصابة من النبات.

للحصول على سلالات من X. campestris ، يتم اختيار المنطقة المصابة كعينة (أوراق أو بقع فاكهة أو سرطانات). في حالة عدم ملاحظة أي إصابة في النبات ، يتم أخذ الأنسجة الأكثر عرضة للتلف كعينة ، ويتم تحليلها بواسطة وسائط الاستزراع وتقنية تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR).

بيئة مزارع

من بين وسائل الثقافة المستخدمة ما يلي:

توين الحليب

للعزل الأولي للكائنات الحية الدقيقة من عينات الأنسجة النباتية ، يمكن تطبيق وسط Milk Tween (MT):

10 مل من الحليب الخالي من الدسم ، 0.25 جم من CaCl ₂ ، 10 جم من بروتياز الببتون رقم 3 ، 15 جم من باكتو أجار ، 0.5 جم من التيروزين ، 10 مل من توين 80 ، 80 مجم من السيفالكسين (في 2 مل من هيدروكسيد الصوديوم عند 4٪) ، 200 غ من سيكلوهيكسيميد (في 2 مل من 75٪ ميثانول) ، 100 ملغ من فانكومايسين (في 1 مل من الماء المقطر).

يجب تعقيم محاليل الحليب الخالي من الدسم والسيفاليكسين والسيكلوهيكسيميد والفانكومايسين بالترشيح وإضافتها إلى الوسط عند 50 درجة مئوية.

الملك ب

بعد السماح للمستعمرات البكتيرية بالنمو في MT ، يمكن نقل المستعمرات الأكثر تشابهًا مع X. campestris (مستعمرات التصبغ الأصفر عند 72 و 120 ساعة من الثقافة) إلى وسط King's B:

20 جم من بروتياز الببتون رقم 3 ، 20 جم أجار أجار ، 1.5 جم K ₂ HPO _{4 ،} 1.5 جم MgSO ₄ × / H ₂ O ، 10 مل من الجلسرين ، 700 من الماء المقطر.

يجب تسخين الوسيط إلى 80 درجة مئوية مع التقليب ، حتى 1 لتر بالماء المقطر والمتجانس ، ويجب تعديل الأس الهيدروجيني إلى 7.2. تعقيم عند 121 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.

كما تم استخدام وسيلة الثقافة الغنية PYM أو YMM في ثقافة X. campestris.

الشكل 2. الشكل 2. ثقافة الزانثوموناس في وسط صلب. المصدر: Jarober3 ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

PYM

لتحضير PYM ، لكل 1000 مل من الحجم الكلي ، يجب إضافة: 10 جم من الجلوكوز ، و 5 جم من خلاصة الببتون ، و 3 جم من خلاصة الشعير و 3 جم من الخميرة.

إذا كنت تريد أن تنمو في وسط صلب في أطباق بتري ، فيجب أيضًا إضافة 15 جم من أجار إلى الخليط.

يم

لتحضير وسيط YMM ، تحتاج لكل 1000 مل من الحجم الكلي: 10 جم من الجلوكوز ، 1 مل من محلول MgSO ₄: 7H ₂ O (10 جم / لتر) ، 1 مل من محلول CaCl ₂ (22 جم / لتر) ، 1 مل من محلول K ₂ HPO ₄ (22 جم / لتر) ، 1 مل من محلول FeCl ₃ في 0.1 مولار حمض الهيدروكلوريك (2 جم / لتر) ، 0.3٪ م / حجم أحماض كازينو (أحماض أمينية من التحلل المائي للكازين) و 11٪ حجم / حجم من محلول غلوتامات الصوديوم.

شروط الحضانة

يجب أن تكون ظروف حضانة السلالات البكتيرية لـ X. campestris 27 أو 28 درجة مئوية ، وفي حالة وسط الثقافة السائلة ، يجب الحفاظ على التقليب المستمر عند 200 دورة في الدقيقة (rpm).

إنتاج الزانثان

إذا كان إنتاج الزانثان مطلوبًا في عملية التخمير ، فيجب توفير الجلوكوز أو السكروز أو شراب الذرة (بين 20 و 40 جم / لتر) ، من بين العناصر الغذائية الأخرى التي توفر النيتروجين ، كمصدر للكربون.

الكشف عن نشاط التمثيل الغذائي

لاكتشاف وجود X. campestris القابل للحياة في الأنسجة النباتية ، يوصي بعض الباحثين بقياس النشاط الأيضي ، بدلاً من النمو الميكروبي في الثقافة المختبرية.

تم إجراء قياس النشاط الأيضي باستخدام مؤشر الجدوى من خلال نظام نقل الإلكترون. يسمى هذا المركب تترازوليوم وأملاحه تقبل الإلكترونات من الهيدروجين ، وتولد فورمازان ، وهي مادة غير قابلة للذوبان في الماء. وبالتالي ، فإن المظهر في منتصف الفورمازان هو مؤشر على نشاط التمثيل الغذائي الخلوي.

يحتوي أحد وسائط زراعة X. campestris لإجراء اختبار الجدوى هذا على كلوريد تترازوليوم (TTC) ، وكلوريد ثلاثي فينيل تترازوليوم ومواد مضافة أخرى مثل كلوريد الصوديوم والسكريات. وهو عبارة عن وسيط يحتوي على المواد التالية بحجم إجمالي يبلغ 500 مل: 5 جم من الببتون و 0.5 جم من الكازين المتحلل و 2.5 جم من الجلوكوز و 8.5 جم من الآجار.

الفيزيولوجيا المرضية

البكتيريا X. campestris هي العامل المسبب للعديد من الأمراض التي تؤثر على أوراق نباتات الزينة (مثل Anthurium andreanum) والفاصوليا الشائعة (Phaseolus vulgaris L.). كما أنها تؤثر على ثمار الفاكهة ذات النواة الحجرية ، مثل اللوز والنكتارين والكرز والخوخ والمشمش والبرقوق وغيرها.

من المعروف أن X. campestris يؤثر على الفصيلة الكرنبية أو الصليبية ، كونها من بين الأنواع العشرة الممرضة للنبات الأكثر خطورة على النشاط الزراعي ، لا سيما في المناطق الاستوائية.

على سبيل المثال ، يتسبب X. campestris في مرض التعفن الأسود في القرنبيط (Brassica oleracea) والبروكلي (B. napus) والملفوف الصيني (B. pekinensis) واللفت (B. rapa) والخردل (B nigra) والفجل (Rhaphanus sativus) والملفوف (B. fruticulosa).

الشكل 3. الورقة متأثرة بـ X. campestris. المصدر: David B. Langston ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

تظهر الأعراض التي تنتج عن X. campestris في البداية على الأوراق ثم قد تظهر على الثمار والأغصان. وهي تنطوي على بقع صفراء غير منتظمة وزاوية (قطرها من 1 إلى 5 مم) تحدها الأوردة التي تنخر في النهاية.

تحدث الحروق الورقية أيضًا ؛ بقع على الثمار ذبول الأوعية الدموية وظهور آفات صفراء أو نخرية على شكل "V".

تظهر البقع على حواف الأوراق وحول وسطها. قد يحدث فقدان الأوراق على النبات. تظهر البقع الخضراء على الثمار التي تصبح نخرية وقد تتشقق فيها. يمكن أن تحدث التقرحات أيضًا.

المراجع

1. داو ، جي إم ، كروسمان ، إل ، فيندلاي ، كيه ، هو ، Y.-Q. ، فنغ ، J.-X. ، وتانغ ، J.-L. (2003). يتم التحكم في تشتت الأغشية الحيوية في Xanthomonas campestris عن طريق إشارات الخلايا الخلوية وهو مطلوب من أجل الفوعة الكاملة للنباتات. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 100 (19) ، 10995-11000. دوى: 10.1073 / pnas.1833360100
2. هايوارد ، إيه سي ، سوينجز ، جي جي وسيفيرولو ، إي إل (1993). زانثوموناس. سبرينغر هولندا. ص 407.
3. Papagianni، M.، Psomas، S.، Batsilas، L.، Paras، S.، Kyriakidis، D. and Liakopoulou-Kyriakides، M. (2001). إنتاج الزانثان بواسطة Xanthomonas campestris في مزارع الدُفعات. الكيمياء الحيوية العملية، 37 (1) ، 73-80. دوى: 10.1016 / s0032-9592 (01) 00174-1
4. Rosalam، S.، & England، R. (2006). مراجعة إنتاج صمغ الزانثان من النشويات غير المعدلة بواسطة Xanthomonas campestris إنزيم والتكنولوجيا الميكروبية ، 39 (2) ، 197-207. دوى: 10.1016 / j.enzmictec.2005.10.019
5. ستيوارت ، ب. وجلوبيج ، س. (2011). علم أمراض النبات في النباتات. مطبعة أبل الأكاديمية. ص 334.