Ugrás a tartalomhoz

Kertészeti növénykórtan

Glits Márton, Folk Győző

Mezőgazda Kiadó

Növényt megbetegítő baktériumok

Növényt megbetegítő baktériumok

A baktérium fogalma

A növényt megbetegítő baktérium fénymikroszkóppal érzékelhető kórokozó. Jellemzői:

Fakultatív parazita, vagyis elhalt anyagon és élő gazdanövényben egyaránt képes élni.

Teste egy sejtből áll, amelyet szilárd sejtfal határol. A sejtben maghártya nélküli sejtmag, azaz magállomány helyezkedik el.

Pálcika alakú. Spórát, vagyis a kedvezőtlen viszonyokkal szemben ellenálló képletet nem képez.

Aerob, ritkán fakultatív anaerob igényű szervezet.

Táplálkozási módja heterotróf, vagyis kész szerves anyagokat vesz fel.

Kémiai összetételét tekintve nukleoprotein, vagyis kétféle nukleinsavat, DNS-t és RNS-t, valamint fehérjét tartalmaz.

A baktériumkutatás főbb eredményei

1879: Az első növénypatogén baktérium (Erwinia amylovora) kimutatása körtéről (Burrill).

1883: Ajácinthagymák lágyrothadásá–t okozó baktérium (Xanthomonas hyacinthi) leírása és megbetegítő képességének bizonyítása (Wakker).

1885: Az Erwinia amylovora megbetegítő képességének igazolása (Arthur).

1895: Számos baktérium növényt megbetegítő képességének bizonyítása (Smith).

A Xanthomonas campestris kimutatása fejeskáposztáról (Pammel).

1896: Aburgonya betegségét okozó baktérium (Pseudomonas solanacearum) leírása (Smith).

1902: Az Erwinia atroseptica kimutatása burgonyáról (van Hall).

1907: Agyökérgolyvát előidéző baktérium (Agrobacterium tumefaciens) kimutatása (Smith, Townsend).

1915-17: Abakteriofágok felfedezése (Twort, D’herelle).

1923: Bergev-féle baktériumrendszer első kiadása.

1924: Abakteriofágok kimutatása növénypatogén baktériumból (Mallman, Hemstreet).

1933: Azantibakteriális szulfonamidok felfedezése (Domak).

1940: Azantibakteriális penicillin felfedezése (Fleming).

1962: Növénypatogén baktériumot parazitáló baktérium felfedezése (Stolp).

1980: Növénypatogén baktériumok patovar nevezéktanának nemzetközi szabványosítása (Dye, Bradbury, Goto, Hayward, Lelliott, Schroth).

1991: Növénypatogén baktériumok nevezéktanának felülvizsgálata (Növénypatogén Baktériumok Taxonómiai Albizottsága).

A baktériumok morfológiája

A baktériumok alakja és mérete

A növényt megbetegítő baktériumok általában pálcika, ritkán gömb alakúak. A pálcika lehet egyenes, hajlított vagy bunkós végű. A növényt megbetegítő baktériumok méretére jellemző, hogy hosszúságuk 0,6–4 mikrométer (600–4000 nm) közötti, leggyakrabban 1–3 mikrométer (1000–3000 nm). Szélességük 0,3–1,2 mikrométer (300–1200 nm) között mozog, leggyakrabban 1 mikrométer (1000 nm) alatt van.

A baktériumok szerkezete

A baktériumsejtet sejtfal határolja. A sejtfal szilárdságát az erős hálóként szolgáló mukopeptid váz biztosítja, amelyet egy külső réteg borít. A sejtfal felépítésében különbség van a Gram-pozitív és a Gram-negatív baktériumok között. A Gram-pozitív baktériumok esetében a mukopeptid vázat borító külső réteg lyukacsos, és ezért a sejtfal a nagy molekulákat átengedi, tehát a sejtfal könnyen áteresztő. A Gram-negatív baktériumok esetében viszont a mukopeptid vázat borító külső réteg tömör, s ezért a sejtfalon a nagy molekulák nem jutnak át, tehát a sejtfal alig áteresztő.

A tok, azaz kapszula a sejtfalat kívülről övező poliszaharid, amely különböző vastagságú lehet.

A sejtfal felületét lipoprotein-réteg borítja. A baktériumsejtet borító nyálkaanyagok védik a baktériumot a külső, kedvezőtlen behatástól.

A citoplazmahártya, más szóval plazmalemma a sejtfalon belül helyezkedik el, s az ozmotikus határfal szerepét tölti be. A citoplazmahártyához mitokondrium kötődik.

A citoplazma a citoplazmahártyán belül található. A citoplazmában élettelen sejtalkotók (polifoszfát- és zsírszemcsék) vannak.

A magállomány, más szóval a nukleotid, DNS maghártya nélküli, tehát a citoplazmától nem különül el. A DNS tartalmú magállományban guanin és citozin, valamint adenin és timin bázispárok vannak, amelyek aránya a baktériumfajokra jellemző.

A plazmidok abaktériumsejtben lévő, genetikai információt hordozó, kisméretű, gömb alakú 2 fonalú DNS molekulák, amelyek fertőzéskor a gazdanövénybe épülnek.

A flagellum a citoplazmából indul ki és a sejtfalon hatol keresztül. Kiindulási helyénél kis megvastagodás van. A flagellum szerkezete egyszerű, mert csak egy fibrillumból áll. A flagellum a baktériumsejt mozgását szolgálja, s úgy működik, hogy először összehúzódik, majd kitágul, s ezzel löki előre a baktériumot. A baktériumok esetében a flagellumot csillónak is szokták nevezni (20. ábra).

20. ábra - A baktérium szerkezete

kepek/20abra.png


A baktériumsejt lehet flagellum nélküli, vagyis atrih, tehát mozdulatlan. A baktériumsejt lehet flagellummal ellátott. Ha a baktériumsejten egy flagellum látható, akkor monotrih. Ha csoportban több flagellum van, akkor politrih, más szóval lofotrih. A flagellum elhelyezkedhet a baktériumsejt hosszanti átmérőjének egyik végén, elhelyezkedése tehát monopoláris, valamint mindkét végén, elhelyezkedése tehát bipoláris, más szóval amfitrih. A flagellum elhelyezkedése lehet körkörös, tehát peritrih. A flagellumok elhelyezkedése a baktériumnemzetségek jellemző bélyege (21. ábra).

21. ábra - A baktériumok flagellumainak elhelyezkedése

kepek/21abra.png


A baktériumok elnevezése

A növényt megbetegítő baktériumokat fajnévvel jelölik. Eszerint az első név a nemzetség neve, a második pedig a fajjelző szó (pl. Agrobacterium tumefaciens). Egyes baktériumfajok esetében alfajokat ismegkülönböztetnek, ezeket subsp. névvel jelölik (pl. Erwinia carotovora subsp. carotovora). Biokémiai tulajdonságaikban is megkülönböztethetők egymástól. Számos baktériumfajt patovarietászokra különítenek el, ezeket pv. névvel jelölik (pl. Xanthomonas campestris pv. campestris). A patovarietászok biokémiai tulajdonságaikban hasonlóságot mutatnak, ugyanakkor patogén, azaz megbetegítő tulajdonságaikban eltérnek egymástól. A patovarietászok egy- vagy többgazdásak lehetnek.

A baktériumok rendszere

A baktériumrendszerek közül a Bergey-féle rendszer terjedt el. E rendszer a baktériumokat a Protophyta törzs Schizomycetes osztályába sorolja. Ez az osztályelnevezés 1857-ből maradt fenn, amikor még a baktériumokat hasadó gombáknak vélték. A Schizomycetes osztály 10 rendre tagolódik, a növényt megbetegítő baktériumok nemzetsége azonban csak 2 rendbe, a Pseudomonadales és Eubacteriales rendbe tartozik (3.táblázat).

3. táblázat - A Schizomycetes osztályba tartozó, növényt megbetegítő baktériumok

Rend

Család

Nemzetség

Pseudomonadales

Pseudomonadaceae

Burkholderia

Pseudomonas

Xanthomonas

Eubacteriales

Rhizobiaceae

Agrobacterium

Enterobacteriaceae

Erwinia

Corynebacteriaceae

Clavibacter

Curtobacterium

Rhodococcus


Nemzetségek

Agrobacterium

A nemzetségbe tartozó fajok rövid pálcika alakúak, Gram-negatívak. Flagellumuk elhelyezkedése peritrih, de a flagellumok rövidek és számuk kevés. Oxidáz pozitívak, a glükózt oxidatív úton bontják. Kétféle plazmiddal rendelkeznek. Az egyik a Ti plazmid, amely golyvát eredményez (pl. A. tumefacines, A. rubi). A másik az Ri plazmid, amely gyökérburjánzást idéz elő (pl. A. rhizogenes).

A nemzetségbe kevés faj tartozik, ezek közül is csak négynek van növénykórtani jelentősége, amelyek a következők:

• Agrobacterium rhizogenes,

• Agrobacterium rubi,

• Agrobacterium tumefaciens,

• Agrobacterium vitis.

Az A. rhizogenes főleg az almatermésű gyümölcsfajokon gyökérburjánzást idéz elő. Az A. rubi esetenként a Rubus fajokon vesszőgolyvát eredményez. Az A. tumefaciens gazdanövényköre széles, 61 család 140 nemzetségébe tartozó növényen ismert. Számos növényfajon gyökérgolyvát okoz. Több fiziológiai rassza, más szóval biotípusa, biovarietásza, illetve patotípusa ismert. Az A.vitis a szőlőn vesszőgolyvát idéz elő.

Burkholderia

A nemzetséget 1993-ban a Pseudomonas nemzetségből választották el. Jellemzői a Pseudomonas nemzetséggel általában megegyeznek, RNS-szerkezetük azonban azoktól eltérő. E nemzetségbe tartozik a szegfűn előforduló B. caryophylli, a gladióluszon található B. gladioli pv. gladioli, továbbá a hagymán lévő B. gladioli pv. alliicola.

Clavibacter

A nemzetségbe tartozó fajok pálcika alakúak, megvastagodott végűek, enyhén görbültek. Gram-pozitívak. Flagellum nélküliek. Oxidáz negatívak, a glükózt oxidatív úton gyengén bontják. E nemzetséget a Corynebacterium nemzetség megszüntetésével hozták létre. A Clavibacter nemzetségbe kevés faj tartozik. Ezek közül a paradicsomon előforduló Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis a legjelentősebb.

Curtobacterium

A nemzetségbe tartozó baktériumfajok rövid pálcika alakúak, Gram-pozitívak. Flagellumuk monopoláris, monotrih. Oxidáz negatívak, a glükózt oxidatív úton gyengén bontják.

E nemzetséget a Corynebacterium nemzetség megszüntetésével hozták létre. A Curtobacterium nemzetségbe kevés faj tartozik. Ezek közül a babon előforduló C. flaccumfaciens pv. flaccumfaciens a legjelentősebb.

Erwinia

Az Erwinia nemzetséget ERWIN F. SMITH kutató keresztneve alapján 1917-ben nevezték el. A nemzetségbe tartozó fajok pálcika alakúak, egyesével, párosával vagy láncokban képződnek. Gram-negatívak. Flagellumuk elhelyezkedése peritrih. Oxidáz negatívak, a glükózt fermentatív úton bontják.

A nemzetségbe lágyrothadást okozó, pektinbontó tulajdonsággal rendelkező, polifág fajok (pl. E. carotovora subsp. carotovora, E. chryanthemi), továbbá a lágyrothadást nem okozó fajok (pl. E. amylovora) tartoznak.

Pseudomonas

A nemzetségbe tartozó fajok pálcika alakúak, Gram-negatívak. Flagellumuk elhelyezkedése általában monopoláris, monotrich vagy politrich (lofotrich). Oxidáz pozitívak, a glükózt oxidatív úton bontják. Legtöbbjük zöld, fluoreszcensz pigmentet képez (pl. P. syringae patovarietászai).

A nemzetségbe számos baktériumfaj tartozik. Ezek főleg foltosságot idéznek elő. A levélfoltok erek által határoltak, a száron és a termésen pedig kerek vagy ovális alakúak.

Rhodococcus

A nemzetségbe tartozó faj gömb alakú, Gram-pozitív. Oxidáz negatív, a glükózt oxidatív úton gyengén bontja. E nemzetséget a Corynebacterium nemzetség megszüntetésével hozták létre. A nemzetségbe egy faj, a számos növényen burjánzást okozó Rhodococcus fascians tartozik.

Xanthomonas

A nemzetségbe tartozó fajok pálcika alakúak, Gram-negatívak. Flagellumuk elhelyezkedése monopoláris, monotrih. A legtöbb faj oxidáz negatív, néhány faj gyengén pozitív. Pigmentjük a xantomonadin, más szóval a xantán. A glükózt oxidatív úton bontják.

A nemzetségbe jelenleg több faj és számos patovarietász tartozik. Legtöbbjük foltosságot okoz, néha lágyrothadást vagy hervadást idéz elő.

A baktériumok átvitele

A baktériumok átvitele a növény szövetnedvével, maggal, vegetatív úton szaporított növényrészekkel, állatokkal és vízzel lehetséges.

Átvitel a növény szövetnedvével

A szövetnedvben lévő baktériumok elsősorban sebeken keresztül, ritkábban a természetes nyílásokon (sztómán, hidatódán stb.) keresztül jutnak a növénybe.

Átvitel maggal

Magátvitel esetén a baktérium elhelyezkedhet a mag felületén. Ilyenkor a csíranövényt a baktérium kívülről, a csírázáskor keletkező apró sebzésen keresztül fertőzi meg. A baktérium a mag belsejében is elhelyezkedhet, ahol az endospermiumban található. A baktérium az edénynyalábokból a mag köldökén, azaz funiculuszán át kerül az endospermiumba. A pollenátvitelnek csak az Erwinia amylovora esetében van jelentősége.

Átvitel vegetatív úton szaporított növényrészekkel

A baktériumos anyanövényekről származó, és szaporításra kerülő beteg növényrészekkel a baktérium átvihető.

Átvitel állatokkal

Az állatok közül a legnagyobb szerepet a rovarok játsszák, amelyek a baktériumokat lábukkal és szájszervükkel viszik át. Esetenként a rovarok testében is fennmaradnak a baktériumok. Ritkán a talajlakó kártevők (drótférgek, fonálférgek stb.) is baktériumátvivők lehetnek.

Átvitel vízzel

A baktériumok átvitelének legfontosabb és leggyakoribb módja. A talajról felfröccsenő és a növényről lecsöpögő vízzel a baktériumok más növényekre is rákerülnek. Nagyobb távolságra szélsodorta vízcseppekkel jutnak el a baktériumok.

A baktériumok meghatározása

A baktériumok tulajdonságainak megállapítására számos módszer ismert. E tulajdonságok alapján különböztethetők meg a baktériumok nemzetségei, fajai, alfajai (subsp.) és patovarietászai.

A morfológiai bélyegek, vagyis a baktériumsejt alakja és mérete a meghatározás egyik jellemzője. A fajok elkülönítésére azonban kevésbé alkalmas, mert azok között lényeges alak- és méretkülönbség nincs. A flagellum elhelyezkedése és száma ugyancsak fontos ismertetőjel, amely a baktériumok meghatározásához elengedhetetlen. A baktériumsejtek és festett flagellumaik fénymikroszkópban láthatók, szerkezetük viszont elektronmikroszkóppal tanulmányozható. A baktériumok mozgása sötét látóterű fénymikroszkóppal figyelhető meg.

A tenyészbélyegek vizsgálatakor a baktériumtelepek, azaz kolóniák alakját és színét állapítják meg különböző táptalajokon. A baktériumtelep fehér, szürkésfehér, sárga, táptalajból kiemelkedő, kerek, épszélű, karéjos stb. lehet. Esetenként a táptalajon pigmentek is képződnek.

A Gram-féle tulajdonságok megállapítására a baktériumsejtek Gram-féle festődését, valamint káliumhidroxidban történő oldhatóságát vizsgálják. A Gram-féle .festődés a baktériumok fontos meghatározó bélyege, és az egy nemzetségbe tartozó fajok közös jellemvonása. A Gram-féle festési eljárás régi keletű, mert Cristian Gram már 1884-ben közölte a módszert. Lényege az, hogy a pararozanilin tartalmú festéket (pl. genciana ibolyát) egyes baktériumok jól rögzítik, s az utókezeléssel sem távolítható el a baktériumsejtből. Ezeket Gram-pozitív baktériumoknak nevezzük. Azokat a baktériumokat, amelyekből viszont a festék utókezeléssel kioldható, Gram-negatív baktériumoknak nevezzük. A káliumhidroxidban történő oldhatóság (röv.: KOH próba) vizsgálatának alapja az, hogy a Gram-negatív baktériumsejtek fala 3%-os KOH-ban feloldódik, és a sejtekből kiáramló DNS-től a készítmény nyúlóssá válik. A Gram-pozitív baktériumsejtek ezt a reakciót nem adják.

A biokémiai tulajdonságok (szénhidrátbontás, nitrátredukció, zselatinfolyósítás, keményítőhidrolízis, tejbontás, zsírbontás stb.) pozitív vagy negatív eredménye a baktériumfajokra jellemző. Ezeket az adatokat a bakteriológiai irodalom részletesen közli.

A szerológiai módszerek a baktériumok esetében a precipitációs és agglutinációs teszt, a géldiffúziós teszt, az immunoelektroforézis-teszt, az immunofluoreszcensz-teszt, valamint az ELISA-teszt lehetnek. A precipitációs teszt aprecipitáció elvén alapul, miszerint a baktériumsejtből kivont anyagot, vagyis oldott antigént hozzák össze antiszérumával. Az agglutinációs teszt esetében a baktériumsejt, mint oldott antigén kerül össze antiszérumával. A baktériumok meghatározásakor főleg az agglutinációs tesztet használják. A géldiffúziós teszt esetében a szerológiai reakció gélben (agarban, agarózban) megy végbe. Az immunoelektroforézis-teszt esetében a szerológiai reakció szintén gélben, de elektromos áram segítségével zajlik le. A reakciót festéssel teszik láthatóvá. Ez az eljárás elsősorban a szerológiai tulajdonságban hasonlóságot mutató baktériumok vizsgálatára alkalmas. Az immunofluoreszcensz-teszt esetében az ismeretlen baktériumokat, mint antigéneket, az ismert baktérium által termeltetett antitesttel reagáltatják. A reakciót az antitesthez kötődő fluoreszkáló festékkel (pl. fluoreszcein izotiocianáttal) kezelik. E festék fluoreszkálva jelzi a kórokozó baktérium sejtjeit. Az ELISA-teszt a baktériumok kimutatására is alkalmas, elvét „A vírusok meghatározása” c. fejezetben tárgyaljuk.

Hiperszenzitív reakció teszt (röv. HR) alapja a növény kórokozó baktériummal szembeni gyors védekezési reakciója. A teszt lényege, hogy a kórokozó baktérium dohánylevél szövetébe injektált szuszpenziója a növénysejtek gyors elhalását okozza. E gyors módszer a kórokozó és szaprofita baktériumok megkülönböztetésére kiválóan alkalmas. Hiperszenzitív reakciót csak kórokozó baktérium okoz.

A nukleinsav-analízis a baktériumok kimutatására alkalmas. E módszert „A vírusok meghatározása” c. fejezetben tárgyaljuk.

A patogenitástesztet egy adott gazda-parazita kapcsolatban a baktérium kórokozó képességének bizonyítására a fogékony gazdanövény inokulációjával végzik el.

A bakteriofág módszert a baktériumok meghatározására használják. A bakteriofág baktériumot fertőző és azt feloldással elpusztító vírus. A bakteriofágot ezért más szóval fagovírusoknak is nevezzük. A bakteriofág fejből és farokból áll, DNS-ből és fehérjéből tevődik össze. A DNS-t guanin és citozin, valamint adenin és timin bázispárok alkotják. A bakteriofág lehet fajspecifikus, amikor csak egy baktériumfajt (ill. patovarietászt) képes elpusztítani. Vannak olyan bakteriofágok is, amelyek egy adott baktériumfaj bizonyos törzseire specifikusak. A nem specifikus bakteriofágok több baktériumfajt károsítanak. A bakteriofágokat meghatározásra csak akkor lehet felhasználni, ha azok baktériumfaj-, (ill. patovarietász-) és -törzsspecifikusak. Ilyenkor a táptalajon lévő baktériumtelepben oldási zónák, ún. tarfoltok láthatók. A nem fajspecifikus bakteriofágok csak a baktériumfajok közötti rokonság megállapítására alkalmasak.

A PCR-eljárást a baktériumok meghatározására és a növényfertőzöttség kimutatására használják. Lásd részletesebben „A fitoplazmák meghatározása” c. fejezetben.

A baktériumok elleni védekezés

A baktérium-rezisztens növényfajták előállítása terén az utóbbi évtizedekben jelentős előrehaladás történt. Különösen a babon, a káposztán, a paradicsomon és az uborkán előforduló baktériumfajokkal szemben állítottak elő rezisztens fajtákat. Ezeket már a növényfajta-leírások is közlik. A gyakorlatban már számos olyan növényfajtát ismerünk, amelyek az egyes baktériumfajokkal szemben ellenállóak.

Karantén, vagyis zárlati intézkedéseket baktériumok ellen is foganatosítanak. A karantén és veszélyes baktériumok a karanténjegyzékben szerepelnek.

A termesztési eljárások közül a baktérium elleni védekezés alapja a baktériumátvitel megakadályozása. Erre számos lehetőség kínálkozik.

A szövetnedvvel történő átvitel megakadályozására a szaporítóanyag szedésekor, valamint az ápolási munkák során nyílik lehetőség. Ügyelni kell arra, hogy a szaporítóanyag szedése, valamint az ápolási munkák elvégzése a beteg növények eltávolítása után történjen. A fentiek elsősorban a hajtatás során valósíthatók meg.

A magátvitel megakadályozása érdekében számos baktériumfaj esetében a vetőmagvakból történő kimutatás kötelező. E kimutatás a baktériumok kitenyésztésével, immunofluoreszcensz eljárással, bakteriofág vagy szerológiai módszerrel gyorsan elvégezhető. Pozitív eredmény esetén a vetőmag a termesztésből kizárható, vagy csak meghatározott feltételek mellett forgalmazható.

A vegetatív úton szaporított növényrészekkel történő átvitel kiküszöbölése céljából csak egészséges anyanövényeket szabad továbbszaporításra felhasználni. Az ismeretlen származású szaporítóanyagot pedig laboratóriumi teszteléssel kell ellenőrizni.

Az állatokkal – elsősorban rovarokkal – történő átvitel vegyi védekezéssel akadályozható meg.

A vízzel történő átvitel csökkentése érdekében a magnak termesztett növényeket – ha termesztési igényük lehetővé teszi – az ország déli vagy délkeleti, csapadékszegényebb részén kell termeszteni. Az esőszerű öntözés helyett a barázdás vagy árasztó öntözést kell előnyben részesíteni.

A fizikai eljárások közül a talaj gőzzel történő fertőtlenítése jöhet számításba.

A kémiai eljárások a baktériumok esetében korlátozottak.

A fertőtlenítő szerek közül az orvosi gyakorlatban több baktericidhatású szert (pl. káliumpermanganát, hidrogénperoxid, nátriumhipoklorit) használnak. Ezek a kertészeti gyakorlatban eszközök fertőtlenítésére is számításba jöhetnek.

A réztartalmú szerek (rézszulfát, rézoxiklorid, rézhidroxid) fungicid hatásukon túlmenően baktericid hatással is rendelkeznek. Ezeket állománypermetezésre használják.

Az antibiotikumok közül a növényt megbetegítő baktériumok leküzdésére a kasugamicin hatóanyag-tartalmú szert használják.

A biológiai védekezést az Agrobacterium tumefaciens leküzdésére dolgozták ki. E védekezés alapja, hogy az Agrobacterium radiobacter K–84-es törzse bakteriocint termel. Ez gátló hatású a Ti plazmiddal rendelkező, azaz patogén Agrobacterium tumefaciens fajra. A K–84-es törzs szuszpenziójába a növényrészeket (magot, oltványt, gyökeret) ültetés előtt mártják be.