丁香假單胞菌
 |
丁香假單胞菌
| |
|---|---|
| |
| Cultures of Pseudomonas syringae | |
科學分類 
| |
| 域： | 細菌域 Bacteria |
| 門： | 假單胞菌門 Pseudomonadota |
| 綱： | γ-變形菌綱 Gammaproteobacteria |
| 目： | 假單胞菌目 Pseudomonadales |
| 科： | 假單胞菌科 Pseudomonadaceae |
| 屬： | 假單胞菌屬 Pseudomonas |
| 種： | 丁香假單胞菌 P. syringae
|
| 二名法 | |
| Pseudomonas syringae Van Hall, 1904
| |
| 模式菌株 | |
| ATCC 19310 CCUG 14279 | |
丁香假單胞菌（Pseudomonas syringae）是一種具有單極鞭毛的杆狀革蘭氏陰性細菌，屬於假單胞菌屬，依據16S rRNA測序結果歸入丁香假單胞菌組，[1] 因首次從歐丁香 (Syringa vulgaris ) 中分離出而得名。[2] 作為一種植物病原體，它的感染範圍廣泛，有50多種不同的病株。[3]
丁香假單胞菌的精氨酸二肽水解酶和氧化酶活性檢測結果為陰性，在含蔗糖的瓊脂培養基上形成果聚糖大分子。許多菌株可以分泌一種叫丁香黴素的植物毒素溶解細胞膜。 [4]
丁香假單胞菌可以合成冰核活性（INA）蛋白，促使植物體內的水在高於正常值的溫度（−3.8~−1.8℃）下結冰，造成組織損傷。 [5] INA蛋白也常用於人造雪。[6] 有人在冰雹凝結核中檢測到大量丁香假單胞菌，表明其在地球水循環中發揮作用。[7]
丁香假單胞菌通過 III 型分泌系統將效應蛋白跨膜注射到植物細胞內，由此致病。在丁香假單胞菌中已鑑定出近60種III型效應蛋白，它們由hop基因編碼。[8] 由於此物種的基因組序列破譯較早，且所選菌株的宿主植物（包括擬南芥、本塞姆氏煙草和番茄）特徵鮮明，丁香假單胞菌可以作為代表性物種用於研究植物-病原體相互作用。[9]
基因型
[編輯]通過對假單胞菌屬的全部494個完整基因組進行系統基因組分析，人們發現丁香假單胞菌並不是嚴格意義上的單系物種，而是一個範圍更廣的進化群體，還包括了P. avellanae, P. savastanoi, P. amygdali, P. cerasi 等多個物種。[10] 丁香假單胞菌的核心蛋白質組包括2944個蛋白。[11]
致病性
[編輯]周期活動
[編輯]丁香假單胞菌附生於感染壞死的植物組織中過冬。到了春季，雨水將丁香假單胞菌沖刷到花、葉部位，它在新環境中生長繁殖，度過夏季。[12] 它可以維持附生模式不斷壯大種群、蔓延擴散，但並不致病，直到它通過葉片的氣孔或者組織創口進入植物體內。[13] 這時，它將榨取植物體內的營養物質，造成葉斑和葉潰瘍。丁香假單胞菌能在略低於零度的環境下生存，而杏樹、桃樹一類的植物在這一溫度下所受的感染更加嚴重。[12]
傳播
[編輯]丁香假單胞菌傾向於在種子裡生長，並通過雨水濺射在植物之間擴散。潮濕涼爽的環境更利於疾病的傳播，以12~25℃最適宜，但也依具體病株而有所不同。[14] 當環境不適於疾病傳播時，它也可以在葉圈（phyllosphere）營腐生。[15] 某些腐生菌株可用於抑制成熟農產品的腐爛。[16]
致病機制
[編輯]· 侵入植物體
[編輯]浮游狀態的丁香假單胞菌可以通過鞭毛和菌毛的運動游向目標宿主，從傷口或天然的開放組織進入植物體內，因為它無法破壞細胞壁。例如，它與一種在葉片上打洞產卵的蒼蠅（Scaptomyza flava）是合作關係。[17]
· 應對宿主的防禦
[編輯]丁香假單胞菌攜帶一系列 III 型分泌系統的效應蛋白，這些蛋白既能致病，又能抑制宿主的免疫反應。[18] 例如 HopZ1b 可以分解大豆體內的免疫信號分子，大豆苷元。丁香假單胞菌還分泌多種植物毒素。例如在病株 Pto 和 Pgl 中發現的花冠毒素。[18]
· 生物膜的形成
[編輯]丁香假單胞菌使用特定的多糖粘附於植物細胞表面，並釋放群體感應信息分子探測同類的密度。一旦密度超過閾值，細菌就會改變行為模式，聚集形成生物薄膜，隨即開始表達與毒素相關的基因。它們分泌高度粘稠的化合物（如多糖和DNA）來保護自身生長。[18]
· 冰核
[編輯]丁香假單胞菌促使植物凍傷的能力超過地球上任何物質及生命體。對於沒有抗凍蛋白的一般植物，凍傷發生在 −12 ~ −4 ℃，因為水在零度以下依然可以保持液態（過冷現象）。而丁香假單胞菌將凍傷溫度提高到最高−1.8℃。在更低的溫度（−8℃）下，丁香假單胞菌以位於細胞膜外側的冰核活性（INA）蛋白為凝結核，通過成核現象結成大量的冰。冰凍可以破壞表皮細胞，將其保護的營養物質暴露給細菌取用。[來源請求]
參考
[編輯]- ^ Anzai, Y; Kim, H; Park, JY; Wakabayashi, H; Oyaizu, H. Phylogenetic affiliation of the pseudomonads based on 16S rRNA sequence. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2000, 50 (4): 1563–89. PMID 10939664. doi:10.1099/00207713-50-4-1563.
- ^ Kreig, N. R.; Holt, J. G. (編). Bergey's Manual of Systematic Biology. Baltimore: Williams and Wilkins. 1984: 141–99.
- ^ Arnold, DL; Preston, GM. Pseudomonas syringae: enterprising epiphyte and stealthy parasite. Microbiology. 2019, 165 (3): 251–53. PMID 30427303. doi:10.1099/mic.0.000715
.
- ^ Scholz-Schroeder, Brenda K.; Soule, Jonathan D.; Gross, Dennis C. The sypA, sypB, and sypC Synthetase Genes Encode Twenty-Two Modules Involved in the Nonribosomal Peptide Synthesis of Syringopeptin by Pseudomonas syringae pv. syringae B301D. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2003, 16 (4): 271–80. PMID 12744455. doi:10.1094/MPMI.2003.16.4.271 .
- ^ Maki, Leroy. Ice Nucleation Induced by Pseudomonas syringae. Applied Microbiology. Sep 1974, 28 (3): 456–59. PMC 186742 . PMID 4371331. doi:10.1128/AEM.28.3.456-459.1974.
- ^ Robbins, Jim. From Trees and Grass, Bacteria That Cause Snow and Rain. The New York Times. 24 May 2010 [2023-02-19]. （原始內容存檔於2023-05-31）.
- ^ Bacteria-rich hailstones add to 'bioprecipitation' idea. BBC News. 2011-05-25 [2023-02-19]. （原始內容存檔於2023-02-19） （英國英語）.
- ^ PPI home – Pseudomonas-Plant Interaction – Pseudomonas syringae Genome Resources Home Page. Cornell University & National Science Foundation & USDA ARS. 2010-09-03 [2022-03-22]. （原始內容存檔於2023-03-26）.
- ^ Mansfield, John. Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology. 2012, 13 (6): 614–29. PMC 6638704 . PMID 22672649. doi:10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x.
- ^ Nikolaidis, Marios; Mossialos, Dimitris; Oliver, Stephen G.; Amoutzias, Grigorios D. Comparative Analysis of the Core Proteomes among the Pseudomonas Major Evolutionary Groups Reveals Species-Specific Adaptations for Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas chlororaphis. Diversity. August 2020, 12 (8): 289. doi:10.3390/d12080289 （英語）.
- ^ Nikolaidis, Marios; Mossialos, Dimitris; Oliver, Stephen G.; Amoutzias, Grigorios D. Comparative Analysis of the Core Proteomes among the Pseudomonas Major Evolutionary Groups Reveals Species-Specific Adaptations for Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas chlororaphis. Diversity. 2020-08, 12 (8) [2023-02-19]. ISSN 1424-2818. doi:10.3390/d12080289. （原始內容存檔於2022-12-15） （英語）.
- ^ 12.0 12.1 Kennelly, Megan M.; Cazorla, Francisco M.; de Vicente, Antonio; Ramos, Cayo; Sundin, George W. Pseudomonas syringae Diseases of Fruit Trees: Progress Toward Understanding and Control. Plant Disease. 2007-01-01, 91 (1) [2023-02-19]. ISSN 0191-2917. doi:10.1094/PD-91-0004. （原始內容存檔於2023-02-19）.
- ^ Jeong, Rae-Dong; Chu, Eun-Hee; Lee, Gun Woong; Park, Jeong Mee; Park, Hae-Jun. Effect of gamma irradiation on Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 - short communication. Plant Protection Science. 2016-06-30, 52 (2) [2023-02-19]. doi:10.17221/68/2015-PPS. （原始內容存檔於2023-02-19） （英語）.
- ^ Hirano, S S; Upper, C D. Population Biology and Epidemiology of Pseudomonas Syringae. Annual Review of Phytopathology. 1990-09, 28 (1) [2023-02-19]. ISSN 0066-4286. doi:10.1146/annurev.py.28.090190.001103. （原始內容存檔於2022-10-09） （英語）.
- ^ Hirano, Susan S.; Upper, Christen D. Bacteria in the Leaf Ecosystem with Emphasis on Pseudomonas syringae —a Pathogen, Ice Nucleus, and Epiphyte. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2000-09, 64 (3) [2023-02-19]. ISSN 1092-2172. PMC 99007 . PMID 10974129. doi:10.1128/MMBR.64.3.624-653.2000. （原始內容存檔於2023-02-19） （英語）.
- ^ Janisiewicz, W. J. Control of Storage Rots on Various Pear Cultivars with a Saprophytic Strain of Pseudomonas syringae. Plant Disease. 1992, 76 (6). ISSN 0191-2917. doi:10.1094/PD-76-0555.[失效連結]
- ^ Groen, Simon C.; Humphrey, Parris T.; Chevasco, Daniela; Ausubel, Frederick M.; Pierce, Naomi E.; Whiteman, Noah K. Pseudomonas syringae enhances herbivory by suppressing the reactive oxygen burst in Arabidopsis. Journal of Insect Physiology. plant-reprogramming insects: from effector molecules to ecosystem engineering. 2016-01-01, 84. ISSN 0022-1910. PMC 4721946 . PMID 26205072. doi:10.1016/j.jinsphys.2015.07.011 （英語）.
- ^ 18.0 18.1 18.2 Ichinose, Yuki; Taguchi, Fumiko; Mukaihara, Takafumi. Pathogenicity and virulence factors of Pseudomonas syringae. Journal of General Plant Pathology. 2013-09-01, 79 (5). ISSN 1610-739X. doi:10.1007/s10327-013-0452-8 （英語）.
