Агробактерии
Агробактерии
Систематика и эволюция
Агробактерии представляют собой обширный род грамотрицательных бактерий, который был выделен в 1942 году. Внутри данного рода существует множество видов, которые, в свою очередь, включают разнообразные штаммы. Классификация этих штаммов во многом основывается на их специализации по отношению к растениям-хозяевам, которые они способны поражать. В процессе микроэволюции формируются особые формы микроорганизмов, строго приспособленные к конкретным видам флоры, таким как виноград и другие культуры. Эволюционные механизмы, посредством которых естественный отбор привел к возникновению у этих прокариот уникальной способности к межвидовому переносу генов, представляют собой сложный и требующий дальнейшего изучения биологический феномен.
Анатомия и физиология
Основой физиологического воздействия агробактерий на организм растения является наличие у них специализированной кольцевой молекулы ДНК — бактериальной плазмиды. Микроорганизмы способны переносить эту плазмидную ДНК непосредственно в клетки растения. Внедренный генетический материал содержит гены, кодирующие ферменты, которые необходимы для синтеза специфических аминокислот, требующихся для жизнедеятельности самой бактерии. Кроме того, перенесенная ДНК стимулирует выработку различных растительных гормонов. В результате таких физиологических изменений метаболизм растения перестраивается, и оно начинает в больших количествах транспортировать питательные вещества в зону поражения. Агробактерии локализуются в этих тканях и используют поступающие ресурсы для питания, полностью подчиняя себе обменные процессы инфицированного растения.
Экология и значение
В экологических системах агробактерии выступают преимущественно в роли фитопатогенов. Очаг заражения чаще всего возникает в области смыкания корня и побега. Инфекционный процесс сопровождается образованием специфических растительных опухолей, которые носят название галлы. Инфицированное растение истощается, поскольку вынуждено снабжать образующуюся опухоль и размножающуюся в ней бактериальную популяцию питательными веществами. Помимо фитопатогенных свойств, существуют медицинские данные о способности агробактерий выступать возбудителями инфекций у человека. Подобные случаи поражения могут возникать у людей с ослабленным иммунитетом, однако в настоящее время такие заболевания не имеют массового характера и остаются малоисследованными.
Особенности
Ключевой особенностью агробактерий является их способность выступать в качестве природного вектора для переноса генетической информации, что сделало их незаменимым инструментом в биотехнологии. С 1983 года, когда были открыты методы работы с этими микроорганизмами, они активно применяются в генной инженерии. В лабораторных условиях гены, ответственные за развитие растительной опухоли, подавляются, а генетический аппарат, обеспечивающий само внедрение ДНК в клетку, сохраняется. В такую модифицированную плазмиду встраиваются целевые гены, которые необходимо передать растению. Посредством заражения растительных клеток подготовленными агробактериями создается большинство генетически модифицированных организмов. Этот метод трансформации широко применяется для модификации сельскохозяйственных культур, включая хлопок, кукурузу, свеклу, пшеницу и рис. Данный род бактерий интенсивно изучается и постоянно модифицируется для оптимизации процессов преобразования растений.