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丁香假單胞菌

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丁香假單胞菌
Cultures of Pseudomonas syringae
科學分類 編輯
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
CFBP 1392
CIP 106698
ICMP 3023
LMG 1247
NCAIM B.01398
NCPPB 281
NRRL B-1631

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（英語：Pathovar）。[3]

丁香假單胞菌的精氨酸二肽水解酶（英語：Arginine dihydrolase）和氧化酶活性檢測（英語：Oxidase test）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（英語：Syringomycin）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（英語：Snowmaking），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（英語：Effector (biology)）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

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

周期活動

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

丁香假單胞菌傾向於在種子裏生長，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

· 侵入植物體

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

丁香假單胞菌攜帶一系列 III 型分泌系統的效應蛋白（英語：Effector (biology)），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（英語：Coronatine）。[18]

· 生物膜的形成

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

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（英語：Snowmaking）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

  1. ^ 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. 
  2. ^ Kreig, N. R.; Holt, J. G. (編). Bergey's Manual of Systematic Biology. Baltimore: Williams and Wilkins. 1984: 141–99. 
  3. ^ 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 可免費查閱. 
  4. ^ 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 可免費查閱. 
  5. ^ Maki, Leroy. Ice Nucleation Induced by Pseudomonas syringae. Applied Microbiology. Sep 1974, 28 (3): 456–59. PMC 186742 可免費查閱. PMID 4371331. doi:10.1128/AEM.28.3.456-459.1974. 
  6. ^ 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）. 
  7. ^ 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）. 
  8. ^ 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）. 
  9. ^ Mansfield, John. Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology. 2012, 13 (6): 614–29. PMC 6638704 可免費查閱. PMID 22672649. doi:10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x. 
  10. ^ 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 可免費查閱 （英語）. 
  11. ^ 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. ^ 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）. 
  13. ^ 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）. 
  14. ^ 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）. 
  15. ^ 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 可免費查閱. PMID 10974129. doi:10.1128/MMBR.64.3.624-653.2000. （原始內容存檔於2023-02-19） （英語）. 
  16. ^ 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]
  17. ^ 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 可免費查閱. PMID 26205072. doi:10.1016/j.jinsphys.2015.07.011 （英語）. 
  18. ^ 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）. 
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