Agrobacterium tumefaciens – Caratteristiche generali

Descrivendo Agrobacterium tumefaciens sembra di fare un tuffo nella storia delle tecnologie scientifiche che soprattutto negli ultimi anni hanno accelerato nella rapidità di produzione di nuove conoscenze da fare sembrare questo batterio un vecchietto e i motivi del suo studio così lontani. Questa breve riflessione perché credo che sempre più ci sia bisogno di riuscire a parlare di scienza con persone non addette al settore ed anche ma anche con quelle che lavorano nelle diverse discipline scientifiche cosicché il dialogo arricchisca tutti.

Caratteristiche di Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens è un membro della famiglia delle Rhizobiaceae. Questi batteri sono Gram-negativi e crescono aerobicamente, senza formare endospore. Le cellule sono a forma di bastoncello e mobili e hanno da uno a sei flagelli peritrichi. Le cellule misurano 0,6-1,0 mm x 1,5- 3,0 mm e possono esistere singolarmente o in coppia.

immagine di Agrobacterium tumefaciens al TEM
Fig 1 – immagine di Agrobacterium tumefaciens al TEM [fonte:https://www.researchgate.net/figure/Electron-microscopy-of-Agrobacterium-tumefaciens-Electron-micrograph-of-a-thin-section_fig2_225609522]

Nella coltura su terreni contenenti carboidrati, le cellule producono grandi quantità di polisaccaridi extracellulari, conferendo alle colonie un aspetto voluminoso e viscido.

Agrobacterium tumefaciens è stato ampiamente studiato come fitopatogeno dal 1907, quando come Bacterium tumefaciens, è stato identificato come l’agente eziologico della galla del colletto. Questa malattia è caratterizzata dalla crescita tumorale dei tessuti vegetali nel fusto, ed è un problema significativo nella coltivazione della vite, drupacee e noci. A. tumefaciens infetta solo le dicotiledoni (piante da fiore con due foglie embrionali) queste comprendono però più di 60 famiglie di piante. Trovate il meccanismo che Agrobacterium tumefaciens usa per inserire il suo DNA in quello della pianta in questi articoli:

Filogenesi di Agrobacterium tumefaciens


Dominio
Prokaryota
RegnoBacteria
PhylumProteobacteria
ClasseAlpha Proteobacteria
OrdineRhizobiales
FamigliaRhizobiaceae
GenereAgrobacterium
SpecieAgrobacterium tumefaciens

Informazioni generali

È un parente molto stretto dei batteri del genere Rhizobium, che fissano l’azoto nelle radici dei legumi (così vicino, infatti, che c’è un dibattito per riclassificare Agrobacterium come Rhizobium). Agrobacterium è un genere ben noto in batteriologia e biologia molecolare, ma la ricerca ha dimostrato che non può essere facilmente separato dal genere Rhizobium, quindi tutte le specie di Agrobacterium dovrebbero essere rinominate come specie Rhizobium. Tuttavia c’è stata una certa opposizione alla ridenominazione di Agrobacterium.

Il genere Rhizobium è stato descritto da Frank nel 1889 come batteri che fissano l’azoto che vivevano nei noduli radicali delle piante. Il genere Agrobacterium è stato descritto da Conn nel 1942 per comprendere batteri patogeni delle piante che causavano galle e malattie delle radici.

I due generi sono sempre stati considerati molto simili e probabilmente congeneri (Conn 1942; Graham 1964), ma erano ancora considerati distinti fino a quando l’uso della tecnologia di sequenziamento del DNA non rese evidente che i due generi non potevano essere separati in modo affidabile (ad es. Sawada ed altri 1993; Williams & Collins 1993). È stato inoltre riscontrato che la capacità di fissazione dell’azoto e la patogenicità erano controllati da elementi mobili del DNA come i plasmidi e che una specie “Agrobacterium” poteva essere trasformata in una specie “Rhizobium” (e viceversa) mediante la manipolazione di questi geni mobili (ad es. Velázquez et al. 2005).

Il dibattito

Il dibattito è culminato in una pubblicazione tassonomica di Young et al. (2001) proponendo formalmente di fare di Agrobacterium un sinonimo di Rhizobium (Rhizobium ha la priorità come nome precedentemente descritto). Questo cambiamento non è stato universalmente accettato ed è stato contestato da Farrand et al. (2003) che hanno convenuto che l’Agrobacterium fosse polifiletico, ma hanno sostenuto la conservazione dell’Agrobacterium, in gran parte sulla base del fatto che hanno tratti fenotipici diversi dalle specie Rhizobium.

Tuttavia, questa opposizione è stata confutata da Young et al. (2003), che ha affermato che Farrand ha frainteso il ruolo della nomenclatura formale e non è riuscito a distinguere tra nomenclature formali e per scopi speciali. Hanno anche sottolineato che sebbene vi sia un buon supporto fenotipico tra le specie dei generi, non vi è un buon supporto fenotipico tra i due generi. Successivamente la maggior parte delle pubblicazioni tassonomiche ha utilizzato il nome Rhizobium (Euzéby 2013).

Nel 2011 il “Subcommittee on the taxonomy of Agrobacterium and Rhizobium” ha proposto di mantenere il genere Agrobacterium trasferendo solo la specie più lontanamente imparentata, A. rhizogenes, a Rhizobium.

La prima indicazione dei meccanismi cellulari o biochimici coinvolti nella tumorigenesi coincise con la scoperta dell’auxina fitoregolatrice. Le auxine state le prime ad essere scoperte. Tra esse l’acido 3-indolacetico (IAA), isolato verso la metà degli anni 30, è considerato la principale e più diffusa auxina naturale. Le auxine agiscono sia sulla distensione che sulla divisione cellulare; inoltre intervengono nel controllo di numerosi processi fisiologici come dominanza apicale, ripartizione degli assimilati (effetto di richiamo), rizogenesi, partenocarpia, accrescimento e abscissione dei frutti. Nella pratica agricola vengono usate sostanze di sintesi auxino-simili.

Isolamento

Agrobacterium tumefaciens può essere efficacemente isolato per l’identificazione dal tessuto della pianta affetto da tumore, dal suolo o dall’acqua. Il tessuto tumorale della galla ottimale per l’isolamento è bianco o color crema da un bile giovane e in crescita attiva. Il fiele deve essere lavato o sterilizzato in superficie utilizzando candeggina per uso domestico al 20% e risciacquato più volte in acqua sterile. Tagliare alcuni campioni da diverse parti del tessuto bianco della cistifellea e dividere ulteriormente i campioni in piccoli pezzi. Mettere questi pezzi in una provetta di coltura contenente acqua distillata sterile o tampone, agitare su vortice e lasciar riposare per almeno 30 minuti. Utilizzando un’ansa da inoculo, strisciare questa sospensione su Medium 1A (Schaad et al., 2001) e incubare a 25-27° C. Ceppi diversi cresceranno a velocità diverse. Si può anche utilizzare questo terreno selettivo per rilevare A. tumefaciens nelle diluizioni del suolo o nell’acqua di irrigazione.

Va notato, tuttavia, che la presenza di cellule di A. tumefaciens in un campione non determina necessariamente l’esistenza del ceppo che incita alla galla della corona nel campione. Solo le cellule contenenti un plasmide specifico (il plasmide Ti) possono causare la malattia. I ceppi di A. tumefaciens privi del plasmide vivono come batteri che abitano la rizosfera senza causare malattie.

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Francesco Centorrino

Sono Francesco Centorrino, creatore ed amministratore di Microbiologia Italia, primo sito di divulgazione microbiologica in Italia. Sono laureato in biologia e molto appassionato di tecnologia, cinema, scienza e fantascienza. Sono Siciliano ma vivo e lavoro in Basilicata come analista di laboratorio microbiologico presso una nota azienda farmaceutica. Ho creato il portale di Microbiologia Italia per condividere conoscenza ed informazioni a chiunque fosse interessato a questa bellissima scienza. Potete trovare tutti i miei contatti al seguente link: https://linktr.ee/fcentorrino.

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