Ralstonia solanacearum là gì? Các công bố khoa học về Ralstonia solanacearum

Một phương pháp xét nghiệm PCR phát huỳnh quang (TaqMan) đã được phát triển để phát hiện các dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum. Hai đầu dò phát huỳnh quang đã được sử dụng trong một phản ứng đa mã: một đầu dò RS có phạm vi rộng để phát hiện tất cả các biovar của R. solanacearum và một đầu dò B2 đặc hiệu hơn để phát hiện chỉ biovar 2A. Quá trình khuếch đại mục tiêu được đo lường thông qua hoạt động nuclease tại 5′ của Taq DNA polymerase trên từng đầu dò, dẫn đến phát xạ huỳnh quang. PCR TaqMan đã được thực hiện với DNA chiết xuất từ 42 dòng R. solanacearum và các dòng có liên quan về mặt di truyền hoặc huyết thanh học để chứng minh tính đặc thù của xét nghiệm. Trong các môi trường nuôi cấy tinh khiết, R. solanacearum có thể được phát hiện ở mức độ ≥10² tế bào ml⁻¹. Độ nhạy giảm khi xét nghiệm PCR TaqMan được thực hiện với các chiết xuất từ mô khoai tây được tiêm chủng, chuẩn bị theo các quy trình chiết xuất hiện được khuyến cáo. Một đầu dò phát huỳnh quang thứ ba (COX), được thiết kế sử dụng trình tự gen cytochrome oxidase của khoai tây, cũng đã được phát triển để sử dụng như một kiểm soát nội bộ PCR và đã được chứng minh để phát hiện DNA khoai tây trong PCR TaqMan multiplex RS-COX với mô khoai tây bị nhiễm. Tính đặc thù và độ nhạy của xét nghiệm, kết hợp với tốc độ cao, bền bỉ, độ tin cậy và khả năng tự động hóa, mang lại những lợi thế tiềm năng trong việc định danh thường kỳ của củ khoai tây và các vật liệu thực vật khác nhằm phát hiện sự hiện diện của R. solanacearum.

Biểu hiện của các gen độc lực trong Ralstonia solanacearum, một loại vi khuẩn gây bệnh thực vật, được kiểm soát bởi một mạng lưới điều hòa phức tạp tích hợp đa tín hiệu. Sự sản xuất của một số yếu tố độc lực bị giảm đồng bộ khi phcB bị bất hoạt, nhưng được phục hồi khi phát triển trong sự hiện diện của một yếu tố ngoại bào bay hơi (VEF) do các chủng hoang dại của R. solanacearum tạo ra. VEF đã được tinh chế từ môi trường nuôi cấy thải qua quá trình chưng cất, chiết xuất bằng dung môi và sắc ký lỏng. Sắc ký khí và phổ khối lượng xác định 3-hydroxypalmitic acid methyl ester (3‐OH PAME) là thành phần chính trong đỉnh duy nhất của hoạt tính VEF. Chất 3‐OH PAME tinh khiết và VEF được tinh chế hoạt động ở ≤1 nM, và có hoạt tính đặc hiệu gần như tương đương để kích thích sự biểu hiện của eps (vị trí sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào) trong một đột biến phcB. 3‐OH PAME tinh khiết cũng tăng cường sản xuất ba yếu tố độc lực lên hơn 20 lần so với mức hoang dại, khôi phục biểu hiện liên kết mật độ tế bào bình thường của eps và tăng cường biểu hiện của eps khi được cung cấp qua pha hơi. Phân tích lại chuỗi amino acid của PhcB gợi ý rằng nó là một phân tử nhỏ S-adenosylmethionine methyltransferase phụ thuộc, có thể xúc tác tổng hợp 3‐OH PAME từ một acid béo tự nhiên. Nồng độ hoạt tính sinh học của 3‐OH PAME ngoại bào được phát hiện trước khi bắt đầu biểu hiện của eps, gợi ý rằng nó là một tín hiệu liên tế bào tự điều hòa biểu hiện gen độc lực trong R. solanacearum hoang dại. Ngoài acyl‐homoserine lactones, 3‐OH PAME là dẫn xuất acid béo nội sinh duy nhất được chứng minh là một chất tự điều hòa và có thể là ví dụ đầu tiên của một họ hợp chất mới có khả năng trung gian cho giao tiếp liên tế bào ở khoảng cách xa.

Ralstonia solanacearum phát triển mạnh mẽ trong mạch nhựa của cây và gây ra bệnh héo vi khuẩn mặc dù hàm lượng dinh dưỡng trong nhựa gỗ rất thấp. Chúng tôi phát hiện rằng R. solanacearum điều chỉnh cây chủ để tăng cường chất dinh dưỡng trong nhựa gỗ cây cà chua, cho phép nó phát triển tốt hơn từ nhựa cây bị nhiễm so với nhựa cây khỏe mạnh. Phân tích chuyển hóa không định hướng GC/MS đã xác định 22 chất chuyển hóa được làm giàu trong nhựa cây bị nhiễm R. solanacearum. Trong số này, tám chất có thể phục vụ như là nguồn carbon hoặc nitrogen duy nhất cho R. solanacearum. Putrescine, một polyamine không là nguồn carbon hay nitrogen duy nhất cho R. solanacearum, được làm giàu 76 lần lên tới 37 µM trong nhựa cây bị nhiễm R. solanacearum. R. solanacearum tổng hợp putrescine qua enzyme decarboxylase SpeC ornithine. Một đột biến ΔspeC cần ≥ 15 µM putrescine ngoại sinh để phát triển và không thể tự phát triển trong hệ mạch nhựa ngay cả khi cây được xử lý bằng putrescine. Tuy nhiên, việc đồng tiêm chủng với kiểu dại đã cứu vãn sự phát triển của ΔspeC, chỉ ra rằng R. solanacearum sản xuất và xuất khẩu putrescine vào nhựa cây. Điều thú vị là việc xử lý cây với putrescine trước khi tiêm chủng đã tăng tốc sự phát triển triệu chứng héo, sự tăng trưởng và sự lây lan hệ thống của R. solanacearum. Nồng độ putrescine trong nhựa không thay đổi ở các cây được xử lý putrescine, do đó putrescine ngoại sinh có khả năng gây ra bệnh gián tiếp bằng cách ảnh hưởng đến sinh lý cây chủ. Những kết quả này chỉ ra rằng putrescine là một chất chuyển hóa tăng độc lực do mầm bệnh sản xuất ra.

Ralstonia solanacearum là một loại vi khuẩn gây bệnh thực vật tồn tại trong đất trên toàn thế giới, có phạm vi sinh thái rộng rãi với nhiều loại nấm liên quan đến thực vật và đất. Chúng tôi đã tìm cách xác định liệu các giao tiếp hóa học của R. solanacearum có điều khiển sự phát triển đối ứng của các cộng đồng đa vi sinh vật hay không. R. solanacearum đã sản xuất ra một hợp chất khuếch tán kích thích sự phân loại hình thái bảo tồn ở 34 loài nấm, thuộc ba ngành đa dạng (Ascomycetes, Basidiomycetes và Zygomycetes). Các loài nấm tiếp xúc với hợp chất này đã hình thành bào tử chlamydospore, những cấu trúc sinh tồn với thành tế bào dày. Một số bào tử chlamydospore có chứa R. solanacearum, chỉ ra một phong cách sống nội nấm mới mô tả cho tác nhân gây bệnh thực vật quan trọng này. Sử dụng kỹ thuật khối phổ hình ảnh và peptidogenomics, chúng tôi đã xác định được một lipopeptit chưa được mô tả trước đây là ralsolamycin, được sản xuất bởi một tổ hợp enzym không-ribosome polyketide synthetase của R. solanacearum. Sự bất hoạt của gen tổng hợp peptides và polyketide không qua ribosome kết hợp, rmyA, đã hủy bỏ sự tổng hợp ralsolamycin. Các đột biến R. solanacearum thiếu ralsolamycin không còn kích thích sự phát triển của chlamydospore trong cộng đồng nuôi cấy cùng với nấm và xâm nhập ít hơn vào các sợi nấm so với loại hoang dã. Chúng tôi đề xuất rằng ralsolamycin đóng góp vào sự xâm nhập của sợi nấm và sự hình thành bào tử chlamydospore có thể cung cấp không chỉ một vị trí thích hợp cho việc xâm chiếm vi khuẩn mà còn cải thiện khả năng sống sót cho nấm cộng sinh.