Xanthomonas campestris: descrição, cultivo e patologias - Ciência - 2023

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Xanthomonas campestris é uma espécie de proteobactéria (classe: Gamma Proteobacteria, ordem: Xantomonadales, família: Xanthomonadaceae) fitopatogênica que afeta plantações importantes.

X. campestris Apresenta uma fase epifítica na planta em que não a agride. Esta fase é anterior à infecção, é gerada quando as bactérias proliferam devido a variações ambientais favoráveis. Infecção por esta espécie ouEla causa uma variedade de sintomas na planta infectada que podem degenerar em morte.

X. campestris também é bem conhecido por produzir o biopolímero goma xantana ou xantana, um polissacarídeo que excreta no meio (exopolissacarídeo) e aumenta a viscosidade das soluções aquosas.

O exopolissacarídeo xantana foi o primeiro subproduto comercialmente importante gerado pelos processos de fermentação do amido de milho. Atualmente é produzido em grandes quantidades e possui diversas aplicações devido às suas características como espessante e emulsificante. Xanthan é usado nas indústrias alimentícia, farmacêutica, cosmética, agrícola e petrolífera, entre outras.

Descrição

Xanthomonas campestris é um bacilo gram-negativo, aeróbio obrigatório e saprófito facultativo. É móvel, entre 0,2 e 0,6 µm de largura e entre 0,8 e 2,9 µm de comprimento. Pode aparecer como um indivíduo solitário ou formando filamentos, rodeado por xantana, o exopolissacarídeo que eles produzem.

Xanthan promove a formação de biofilmes de X. campestris e também exerce ação protetora sobre as comunidades estabelecidas nessa estrutura, quando ocorrem mudanças bruscas de temperatura, pH, radiação ultravioleta, variações osmóticas marcantes e / ou diminuição da umidade.

Interação com a planta

Esta espécie possui vários mecanismos para contornar as respostas de defesa das plantas que infecta. A primeira barreira da planta contra uma infecção bacteriana é a parede celular e substâncias superficiais com atividade antimicrobiana.

X. campestris Pode infectar a planta através de seus estômatos foliares (poros onde ocorrem as trocas gasosas com o meio ambiente), seus hidátodos (um tipo de estoma pelo qual exala o excesso de água) ou através de feridas existentes.

As plantas geralmente fecham seus estômatos quando atacadas por microorganismos. Porém, X. campestris produz um fator de virulência que impede o fechamento dos estômatos, favorecendo a entrada de mais bactérias do ambiente externo na planta.

Quando as bactérias estão dentro da planta, impedem o transporte de água, obstruindo os tecidos vasculares. O resultado é necrose das folhas e murchamento das partes infectadas.

Mais longe, X. campestris produz um composto denominado β- (1,2) glucano cíclico neutro que impede a expressão de genes de defesa na planta. Esses compostos podem ser encontrados associados ao espaço periplasmático bacteriano ou podem ser excretados para o meio extracelular, favorecendo a mobilidade da bactéria, sua virulência e a formação de biofilmes.

Xanthan

O xantano produzido por Xanthomonas Atua como fator de virulência, suprimindo a resposta imunológica da planta infectada e aumentando a capacidade de infecção da bactéria.

A xantana é um polissacarídeo composto por unidades de 5 açúcares que se repetem (2 glicoses, 2 manoses e 1 ácido glicurônico) e polimerizam.

A síntese de xantana depende de um operon chamado goma de cacho (conjunto de genes que constituem uma unidade funcional), que possui 12 genes que estão sob o controle de uma única região promotora.

**Isolamento de X. campestris de tecido vegetal**

X. campestrispv. Campestris Pode ser isolado do tecido foliar com manchas em forma de "V" ou do tecido vascular danificado, ou do colo da planta, ou seja, das áreas lesadas da planta.

Para obter cepas de X. campestris, a área lesada é selecionada como amostra (manchas nas folhas ou frutos ou cancro). Se nenhuma lesão for observada na planta, o tecido mais suscetível a sofrer danos é retirado como amostra e analisado por meio de cultura e pela técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR).

Mídia cultural

Entre os meios de cultura usados estão os seguintes:

Interpolação de leite (MT)

Para o isolamento inicial de microrganismos de amostras de tecido vegetal, o meio pode ser aplicado Interpolação de leite (MT):

10 ml de leite desnatado, 0,25 g CaCl₂, 10g de peptona protease nº 3, 15g de ágar Bacto, 0,5g de tirosina, 10ml de Tween 80, 80mg de cefalexina (em 2ml de NaOH a 4%), 200g de cicloheximida (em 2ml de metanol 75%), 100 mg de vancomicina (em 1 ml de água destilada).

Soluções de leite desnatado, cefalexina, cicloheximida e vancomicina devem ser esterilizadas por filtração e adicionadas ao meio a 50 ° C.

King's B

Depois de permitir o crescimento das colônias bacterianas no MT, as mais semelhantes a X. campestris (colônias de pigmentação amarela em 72 e 120 horas de cultura) para meio King's B:

20 g de peptona protease No.3, 20 g de ágar ágar, K₂HPO₄ 1,5 g, MgSO₄x / H₂Ou 1,5g, 10ml de glicerol, 700 de água destilada.

O meio deve ser aquecido a 80 ° C com agitação, completado até 1 L com água destilada e homogeneizado, e o pH ajustado para 7,2. Esterilize a 121 ° C por 15 minutos.

Meio de cultura rico também tem sido usado PYM ou o Ymm no cultivo de X. campestris.

PYM

Para preparar o PYMPara cada 1000 ml de volume total, adicionar: 10 g de glicose, 5 g de extrato de peptona, 3 g de extrato de malte e 3 g de levedura.

Se você quiser crescer em meio sólido em placas de Petri, então 15 g de ágar também devem ser adicionados à mistura.

Ymm

Para preparar o meio Ymm, necessário para cada 1000 ml de volume total: 10 g de glicose, 1 ml de solução de MgSO₄: 7H₂Ou (10 g / L), 1 ml de uma solução de CaCl₂ (22 gr / L), 1 ml de uma solução K₂HPO₄ (22 gr / L), 1 ml de uma solução de FeCl₃ em HCl 0,1 M (2 g / L), casaminoácidos 0,3% m / v (aminoácidos da hidrólise da caseína) e solução de glutamato de sódio 11% v / v.

Condições de incubação

As condições de incubação das cepas bacterianas de X. campestris devem estar a 27 ou 28 ° C e, no caso de meios de cultura líquidos, a agitação contínua deve ser mantida a 200 rotações por minuto (rpm).

Produção de xantana

Se a produção de xantana em um processo de fermentação for desejada, glicose, sacarose ou xarope de milho (entre 20 e 40 g / L), entre outros nutrientes que fornecem nitrogênio, devem ser fornecidos como fonte de carbono.

Detecção de atividade metabólica

Para detectar a presença de X. campestris viável no tecido vegetal, alguns pesquisadores recomendam medir a atividade metabólica, ao invés do crescimento microbiano em cultura de laboratório.

A medição da atividade metabólica foi realizada por meio de um indicador de viabilidade através do sistema de transporte de elétrons. Esse composto é chamado de tetrazólio e seus sais aceitam elétrons do hidrogênio, gerando formazan, substância insolúvel em água. Assim, o aparecimento no meio de formazan é um indicador de atividade metabólica celular.

Um dos meios de cultura de X. campestris Para realizar esse teste de viabilidade, ele contém cloreto de tetrazólio (TTC), cloreto de trifeniltetrazólio e outros aditivos, como cloreto de sódio e açúcares. É um meio com as seguintes substâncias para um volume total de 500 ml: 5 g de peptona, 0,5 g de caseína hidrolisada, 2,5 g de glicose e 8,5 g de ágar.

Fisiopatologia

As bactérias X. campestris é o agente causal de inúmeras doenças que afetam as folhas de plantas ornamentais (como Antúrio andreano) e feijão comum (Phaseolus vulgaris EU.). Também afetam os frutos das árvores frutíferas de caroço, como amendoeira, nectarina, cereja, pêssego, damasco, ameixa, entre outros.

X. campestris Sabe-se que afeta a família das Brassicaceae ou crucíferas, estando entre as 10 espécies fitopatogênicas mais perigosas para a atividade agrícola, principalmente nos trópicos.

Por exemplo, X. campestris produz a doença da podridão negra na couve-flor (Brassica oleracea), brócolis (B. napus), Repolho chinês (B. pekinensis), o nabo (B. rapa), mostarda (B. nigra), o rabanete (Rhaphanus sativus) e repolho (B. fruticulosa).

Os sintomas que produz X. campestris aparecem inicialmente nas folhas e posteriormente podem aparecer nos frutos e nos ramos. Eles envolvem manchas foliares amareladas irregulares e angulares (1 a 5 mm de diâmetro) limitadas pelas nervuras que eventualmente necrosam.

Também ocorrem queimaduras foliares; manchas nas frutas; murcha vascular e aparecimento de lesões cloróticas ou necróticas em forma de "V".

As manchas aparecem nas bordas das folhas e em torno da nervura central. A perda de folhas pode ocorrer na planta. Manchas verdes aparecem nos frutos que se tornam necróticos, podendo também quebrá-los. Cankers também podem ocorrer.

Referências

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