Лизобактер - Lysobacter - Wikipedia

Лизобактер
Lenz-hyphae.jpg
Прикрепление Лизобактер энзимогены штамм C3 к грибковым гифам Magnaporthe oryzae (также известный как рисовая пыль и серая листовая пятнистость газона)
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Учебный класс:
Гаммапротеобактерии
Заказ:
Xanthomonadales
Семья:
Xanthomonadaceae
Род:
Лизобактер

Род Лизобактер принадлежит семье Xanthomonadaceae в пределах Гаммапротеобактерии и включает не менее 46 названных видов, в том числе: Lysobacterenermogenes, L. antibioticus, L. gummosus, L. brunescens, L. defluvii, L. niabensis, L. niastensis, L. daejeonensis, L. yangpyeongensis, L. koreensis, L. concretionis, L. spongiicola, и L. capsici.[1][2][3][4][5][6][7][8] Лизобактер виды изначально были сгруппированы с миксобактерии потому что они разделяли отличительную черту скольжения, но они уникально демонстрируют ряд черт, которые отличают их от других таксономически и экологически связанных микробов, включая высокое содержание геномных G + C (обычно от 65 до 72%) и отсутствие жгутики.[2][9] Сама по себе характеристика скользящей подвижности вызвала интерес у многих, поскольку роль планирующих бактерий в экологии почвы еще недостаточно изучена. Кроме того, несмотря на то, что был предложен ряд различных механизмов скольжения подвижности среди широкого круга видов бактерий,[10] генетический механизм в Лизобактер остается неизвестным. Члены Лизобактер группа приобрела широкий интерес к производству внеклеточных ферментов.[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23] Группа также считается богатым источником для производства новых антибиотиков, таких как β-лактамы, содержащие замещенные боковые цепи, макроциклические лактамы и макроциклические пептидные или депсипептидные антибиотики, такие как катанозины.[24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35]

Среда обитания

Лизобактер виды были описаны как вездесущие обитатели почвы и воды.[2] Их присутствие в значительной степени игнорировалось, поскольку члены часто являются второстепенными компонентами при отборе проб при использовании обычных процедур изоляции. Однако из-за улучшенных молекулярных методов идентификации и лучшего описания рода их сельскохозяйственная значимость становится все более очевидной, особенно в качестве членов экологически значимых микробных сообществ, связанных с почвой и растениями.[4][9][36][37][38][39][40][41][42] Последние данные свидетельствуют о Лизобактер виды может занимать широкий спектр экологических ниш, помимо тех, которые связаны с растениями, включая широкий спектр «экстремальных» сред. Например, филогенетический анализ 16S рДНК показывает Лизобактер клады, которые включают последовательности, полученные из гидротермальные источники, изолирует от Mt. Пинатубо грязевые потоки и реакторы анаэробного бланкета восходящего потока, а также окисляющие железо, микроаэрофильные литотроф.[1][4][9][43]

Lysobacter gummosus был обнаружен живущим на коже красноспинные саламандры и производство 2,4-диацетилфлороглюцин, химическое вещество, подавляющее рост некоторых патогенных грибов.[44]

Биологический контроль

Потенциал Лизобактер виды как биологический контроль агентов для болезней растений было признано недавно.[9][43] Среди Л. энзимогенес штаммов, C3 является наиболее подробно охарактеризованным штаммом как на молекулярном, так и на биологическом уровне. Экологическая универсальность штамма отражается в ряде заболеваний, которые он способен контролировать, а также в различных растениях-хозяевах и частях растений, которые он способен колонизировать. Например, Л. энзимогенес штамм C3 (ошибочно идентифицирован как Stenotrophomonas maltophilia), как сообщается, контролирует болезни листьев, такие как пятнистость листьев овсяницы высокорослой, вызванная Bipolaris sorokiniana,[45] бобовая ржавчина, вызванная Uromyces appendiculatus [46] и Фузариум фитофтороз пшеницы.[47] Л. энзимогенес также сообщалось, что штамм C3 подавляет болезни, передаваемые через почву, такие как коричневые пятна в дерн вызванный Rhizoctonia solani,[48] болезнь рассады Пифий затухание сахарная свекла [49] и летняя патч-болезнь Кентукки блюграсс вызванный корневым заражением Magnaporthe poae.[50] Лизобактер sp. Было обнаружено, что SB-K88 подавляет болезнь демпфирования у сахарной свеклы и шпината за счет антибиотиков и характерной колонизации корней перпендикулярно. Islam et al. (2005).

Болезненные почвы

Лизобактер виды также были изолированы из почв, подавляющих Rhizoctonia solani.[51] Глинистые почвы с естественной подавляющей силой против Ризоктония содержали большее количество антагонистических изолятов L. gummosus, L. antibioticus, и / или L. capsici. Хотя механизм этого явления еще не изучен, оказалось, что рост травы / клевера увеличивает количество этих Лизобактер видов, а также Ризоктония подавленность.

Механизмы антагонизма

Первоначально охарактеризованный как средство биологической борьбы с болезнями растений, Л. энзимогенес штамм C3 уникален тем, что он выражает широкий спектр механизмов, способствующих микробному антагонизму и биологическому контролю, которые не характерны для всех штаммов этого вида. Штамм продуцирует многочисленные внеклеточные ферменты, которые способствуют биоконтролирующей активности, включая множественные формы β-1,3-глюканаз и хитиназ.[19][52] Также было продемонстрировано, что этот штамм вызывает системную резистентность у некоторых растений, защищая их от инфекции патогенами.[53][54] Кроме того, недавние исследования показали важную роль вторичных метаболитов с антибиотической активностью и биосурфактантной активностью в грибковом антагонизме.[50] Некоторые из этих черт глобально контролируются регулятором, кодируемым clp ген.[49][50] Мутации в clp интригуют по двум причинам. Во-первых, мутантный фенотип подразумевает, что в секретируемые антимикробные препараты, связанные с clp регулон, многие из которых остаются неустановленными. Во-вторых, мутации в clp приводят к значительной потере активности внеклеточных ферментов и антимикробной активности, проявляемой Л. энзимогенес штамм C3. Эти активности обычно фенотипически подавляющие и часто приводят к маскировке других фенотипов в стандартных анализах, что затрудняет или почти делает невозможным оценку мутационных эффектов неродственных генов. Однако штаммы, несущие clp генные мутации позволяют отделить clp-регулируемые фенотипы от других (например, описанные ниже), что делает возможной их оценку Биологический контроль и способ действий по подавлению болезни с помощью Лизобактер виды был рассмотрен Ислам 2011.

Лизобактер генетика

Л. энзимогенес штамм C3 - это генетически поддающийся обработке штамм, позволяющий легко создавать нокауты генов, поддерживая его использование в качестве модельной генетической системы для раскрытия молекулярных основ патогенность, а также определение механизмов микробного антагонизма и биологического контроля. Действительно, ряд производных штаммов Л. энзимогенес штамм C3 уже сконструирован, включая мутанты, затронутые структурными генами, кодирующими ферментативную активность, регуляторные clp ген и различные их комбинации.[19][49]

Разновидность

Род насчитывает 46 известных видов (июль 2018 г.):[55][56]

Рекомендации

  1. ^ а б Бэ, Х. С., У. Т. Им и С. Т. Ли. 2005 г. Lysobacter concretionis sp. nov., выделенный из анаэробных гранул в реакторе с восходящим потоком анаэробного ила. Int J Syst Evol Microbiol 55: 1155–61.
  2. ^ а б c Кристенсен П. и Ф. Кук. 1978 г. Лизобактер, новый род неплодоносящих скользящих бактерий с высоким соотношением оснований. Международный журнал систематической бактериологии 28: 367–393.
  3. ^ Ли, Дж. У., В. Т. Им, М. К. Ким и Д. К. Янг. 2006 г. Lysobacter koreensis sp. nov., выделенный из женьшеневого поля. Int J Syst Evol Microbiol 56: 231-5.
  4. ^ а б c Weon, H.Y., B.Y. Kim, Y.K. Baek, S.H. Yoo, S.W. Kwon, E. Stackebrandt и S.J. Go. 2006. Два новых вида, Lysobacter daejeonensis sp. ноя и Lysobacter yangpyeongensis sp. nov., выделенный из тепличных почв Кореи. Int J Syst Evol Microbiol 56: 947-51.
  5. ^ Weon, H.Y., B.Y. Kim, M.K. Kim, S.H. Yoo, S.W. Kwon, S.J. Go и E. Stackebrandt. 2007 г. Lysobacter niabensis sp. ноя и Lysobacter niastensis sp. nov., выделенный из тепличных почв Кореи. Int J Syst Evol Microbiol 57: 548-51.
  6. ^ Ясин, А.Ф., В.-М. Чен, Х. Хупфер, К. Зиринг, Р. М. Кроппенштедт, А. Б. Арун, В.-А. Лай, Ф.-Т. Шен, П. Д. Рекха и К. С. Янг. 2007 г. Lysobacter defluvii sp. nov., изолированное от твердых бытовых отходов. Int J Syst Evol Microbiol 57: 1131–1136.
  7. ^ Романенко Л.А., Учино М., Танака Н., Фролова Г.М., Михайлов В.В., 2008. Lysobacter spongiicola sp. nov., выделенный из глубоководной губки. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 58, 370–374.
  8. ^ Парк, Дж. Х., Ким, Р., Аслам, З., Чон, С. О., Чунг, Ю. Р., 2008. Lysobacter capsici sp. nov., с антимикробной активностью, выделен из ризосферы перца, и исправлено описание рода Lysobacter. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 58, 387–392.
  9. ^ а б c d Салливан, Р. Ф., М. А. Холтман, Дж. Дж. Зилстра, Дж. Ф. Уайт и Д. Ю. Кобаяши. 2003. Таксономическое положение двух агентов биологической борьбы с болезнями растений как Лизобактер энзимогены основан на филогенетическом анализе 16S рДНК, составе жирных кислот и фенотипических характеристиках. Журнал прикладной микробиологии 94: 1079–1086.
  10. ^ Макбрайд, М. Дж. 2001. Бактериальная подвижность скольжения: множественные механизмы движения клеток по поверхностям. Ежегодный обзор микробиологии 55: 49–75.
  11. ^ Ахмед К., С. Чохнан, Х. Охаши, Т. Хирата, Т. Масаки и Ф. Сакияма. 2003. Очистка, бактериолитическая активность и специфичность β-литической протеазы из Лизобактер sp. ИБ-9374. Журнал биологии и биоинженерии 95: 27–34.
  12. ^ Олпресс, Дж. Д., Дж. Маунтин и П. К. Гоуленд. 2002. Производство, очистка и характеристика внеклеточной кератиназы из Лизобактер NCIMB 9497. Lett Appl Microbiol 34: 337-42.
  13. ^ Ау С., К. Л. Рой и Р. Г. фон Тайгерстрем. 1991. Нуклеотидная последовательность и характеристика гена секретируемой щелочной фосфатазы из Лизобактер энзимогены. J Bacteriol 173: 4551-7.
  14. ^ Чохнан, С., Дж. Нонака, К. Терамото, К. Танигучи, Ю. Камеда, Х. Тамура, Ю. Курусу, С. Нориока, Т. Масаки и Ф. Сакияма. 2002 г. Лизобактер штамм с высоким уровнем продукции лизилэндопептидазы. FEMS Microbiol Lett 213: 13–20.
  15. ^ Чохнан, С., К. Шираки, К. Йокота, М. Охшима, Н. Куроива, К. Ахмед, Т. Масаки и Ф. Сакияма. 2004. Вторая лизин-специфическая сериновая протеаза из Лизобактер sp. штамм IB-9374. J Bacteriol 186: 5093-100.
  16. ^ Эпштейн, Д. М. и П. К. Вензинк. 1988. Ген α-литической протеазы Лизобактер энзимогены. Нуклеотидная последовательность предсказывает большой препропептид с гомологией с пропептидами других химотрипсиноподобных ферментов. Дж. Биол. Хим. 263: 16586-90.
  17. ^ Огура Дж., А. Тойода, Т. Куросава, А. Л. Чонг, С. Чохнан и Т. Масаки. 2006. Очистка, характеристика и генный анализ целлюлазы (Cel8A) из Лизобактер sp. ИБ-9374. Biosci Biotechnol Biochem 70: 2420-8.
  18. ^ Палумбо, Дж. Д., Р. Ф. Салливан и Д. Ю. Кобаяши. 2003. Молекулярная характеристика и выражение в кишечная палочка трех генов β-1,3-глюканазы из Лизобактер ферментогенез Штамм N4-7. J. Bacteriol. 185: 4362–4370.
  19. ^ а б c Палумбо, Дж. Д., Дж. Й. Юэн, К. К. Джочум, К. Татум и Д. Ю. Кобаяши. 2005. Мутагенез генов β-1,3-глюканаз в Лизобактер энзимогены штамм C3 приводит к снижению активности биологического контроля в отношении Биполярный листовая пятнистость овсяницы высокорослой и Пифий гашение сахарной свеклы. Фитопатология 95: 701–707.
  20. ^ фон Тайгерстром, Р. Г. 1980. Внеклеточные нуклеазы Лизобактер энзимогены: производство ферментов, очистка и характеристика эндонуклеаз. Может J Microbiol 26: 1029–37.
  21. ^ фон Тайгерстром, Р. Г. 1984. Производство двух фосфатаз путем Лизобактер энзимогены и очистка и характеристика внеклеточного фермента. Appl Environ Microbiol 47: 693-8.
  22. ^ фон Тигерстрем, Р. Г. и С. Стельмашук. 1987. Сравнение фосфатаз Лизобактер энзимогены с таковыми из родственных бактерий. J Gen Microbiol 133: 3121-7.
  23. ^ Райт, Д. С., Л. Д. Грэм и П. А. Дженнингс. 1998. Клонирование Лизобактер энзимогены ген, кодирующий аргинилэндопептидазу (эндопротеиназа Arg-C). Biochim Biophys Acta 1443: 369-74.
  24. ^ Боннер, Д. П., Дж. О'Салливан, С. К. Танака, Дж. М. Кларк и Р. Р. Уитни. 1988. Лизобактин, новое антибактериальное средство, производимое Лизобактер sp. II. Биологические свойства. J Antibiot (Токио) 41: 1745–51.
  25. ^ Харада, С., С. Цуботани, Х. Оно и Х. Окадзаки. 1984. Цефабацины, новые цефемные антибиотики бактериального происхождения. II. Изоляция и характеристика. Дж. Антибиотик (Токио) 37: 1536–45.
  26. ^ Хашизуме, Х., С. Хаттори, М. Игараси и Ю. Акамацу. 2004. Трипропептин E, новый антибиотик группы трипропептина, производимый Лизобактер sp. БМК333-48Ф3. J. Antibiot (Токио) 57: 394-9.
  27. ^ Хашизуме, Х., С. Хиросава, Р. Сава, Ю. Мураока, Д. Икеда, Х. Наганава и М. Игараси. 2004. Трипропептины, новые противомикробные препараты, производимые Лизобактер sp. Журнал Антибиотик (Токио) 57: 52-8.
  28. ^ Хашизуме, Х., М. Игараси, С. Хаттори, М. Хори, М. Хамада и Т. Такеучи. 2001. Трипропептины, новые противомикробные препараты, производимые Лизобактер sp. I. Таксономия, изоляция и биологическая активность. J Antibiot (Токио) 54: 1054-9.
  29. ^ Като, А., С. Накая, Н. Кокубо, Ю. Айба, Ю. Охаши, Х. Хирата, К. Фудзи и К. Харада. 1998. Новый комплекс антибиотиков против MRSA, WAP-8294A. I. Таксономия, изоляция и биологическая активность. Дж. Антибиотик (Токио) 51: 929-35.
  30. ^ Кимура, Х., М. Идзава и Ю. Сумино. 1996. Молекулярный анализ кластера генов, участвующих в биосинтезе цефалоспоринов из Лизобактер лактамный род YK90. Прикладная микробиология и биотехнология 44: 589–596.
  31. ^ Мейерс, Э., Р. Купер, Л. Дин, Дж. Х. Джонсон, Д. С. Слюсарчик, В. Х. Трехо и П. Д. Сингх. 1985. Катакандины, новые противокандидозные антибиотики бактериального происхождения. Журнал Антибиотик (Токио) 38: 1642-8.
  32. ^ Накаяма Т., Ю. Хомма, Ю. Хашидоко, Дж. Мизутани и С. Тахара. 1999. Возможная роль ксантобакцинов, производимых Стенотрофомонады sp штамм SB-K88 в подавлении болезни усыхания сахарной свеклы. Прикладная и экологическая микробиология 65: 4334–4339.
  33. ^ О'Салливан, Дж., Дж. Э. Маккалоу, А. А. Тимяк, Д. Р. Кирш, В. Х. Трехо и П. А. Принсипи. 1988. Лизобактин, новое антибактериальное средство, производимое Лизобактер sp. I. Таксономия, изоляция и частичная характеристика. Журнал Антибиотик (Токио) 41: 1740-4.
  34. ^ Оно, Х., Я. Нодзаки, Н. Катаяма и Х. Окадзаки. 1984. Цефабацины, новые цефемные антибиотики бактериального происхождения. I. Открытие и систематизация организмов-продуцентов и ферментации. Дж. Антибиотик (Токио) 37: 1528–35.
  35. ^ Панте, S; Хамамото, H; Паудель, А; Секимидзу, К. (ноябрь 2016 г.). «Виды Lysobacter: потенциальный источник новых антибиотиков». Архив микробиологии. 198 (9): 839–45. Дои:10.1007 / s00203-016-1278-5. PMID  27541998.
  36. ^ Фолман, Л. Б., Дж. Постма и Дж. А. Ван Вин. 2001. Экофизиологическая характеристика ризосфера бактериальные сообщества в различных местах расположения корней и на разных стадиях развития растений огурца, выращенного на минеральной вате. Микробная экология 42: 586–597.
  37. ^ Ислам, М. Т., Ю. Хашидоко, А. Деора, Т. Ито и С. Тахара. 2005. Подавление болезни демпфирования у растений-хозяев бактерией ризопланы. Лизобактер sp. Штамм SB-K88 связан с колонизацией растений и антибиотиком против почвенных растений. Пероноспоромицеты. Appl. Environ. Microbiol. 71: 3786–3796.
  38. ^ Ли, М.С., Дж. О. До, М. С. Парк, С. Юнг, К. Х. Ли, К. С. Бэ, С. Дж. Парк и С. Б. Ким. 2006. Доминирование Лизобактер sp. в ризосфере двух прибрежных видов растений песчаных дюн, Calystegia soldanella и Elymus mollis. Антони Ван Левенгук 90: 19–27.
  39. ^ Людерс, Т., Р. Киндлер, А. Мильтнер, М. В. Фридрих и М. Кестнер. 2006. Идентификация бактериальных микрохищников, явно активных в пищевой микробной сети почвы. Appl. Environ. Microbiol. 72: 5342–5348.
  40. ^ Нур С. М., Дж. Р. Лоуренс, Х. Чжу, Г. Д. В. Сверхон, М. Уэлш, Т. В. Велаки и Э. Топп. 2003. Бактерии, ассоциированные с цистами нематоды соевых бобов (Гетеродеры глицины). Прикладная и экологическая микробиология 69: 607–615.
  41. ^ Д. Рёсти, К. Инейхен, О. Брайссант, Д. Редеккер, А. Вимкен и М. Арагно. 2005. Бактерии, ассоциированные со спорами арбускулярных микоризных грибов. Glomus geosporum и Гломус констриктум. Appl Environ Microbiol 71: 6673-9.
  42. ^ Шмаленбергер А. и К. С. Теббе. 2003. Бактериальное разнообразие в ризосферах кукурузы: выводы об использовании генетических профилей, основанных на ПЦР-амплифицированных генах частичной малой субъединицы рРНК в экологических исследованиях. Молекулярная экология 12: 251–261.
  43. ^ а б Фольман, Л. Б., Дж. Постма и Дж. А. ван Вин. 2003. Характеристика Лизобактер энзимогены (Christensen and Cook 1978) штамм 3.1T8, мощный антагонист грибковых заболеваний огурца. Микробиологические исследования 158: 107–115.
  44. ^ Брукер Р.М., Бейлор С.М., Уолтерс Р.Л., Лауэр А., Харрис Р.Н., Минбиоле КПК. 2008. Идентификация 2,4-диацетилфлороглюцина как противогрибкового метаболита, продуцируемого кожными бактериями саламандры Plethodon cinereus. Журнал химической экологии 34 (1): 39–43.
  45. ^ Zhang, Z., and G.Y. Yuen. 1999. Биологический контроль Bipolaris sorakiniana на овсянице высокорослой Stenotrophomonas maltophilia штамм C3. Фитопатология 89: 817–822.
  46. ^ Yuen, G. Y., J. R. Steadman, D. T. Lindgren, D. Schaff и C. Jochum. 2001. Биологическая борьба с ржавчиной фасоли с помощью бактериальных агентов. Защита растений 20: 395–402.
  47. ^ Jochum, C.C., L.E. Osborne и G.Y. Yuen. 2006. Биологическая борьба с фузариозом головы с Лизобактер энзимогены. Биологический контроль 39: 336–344.
  48. ^ Giesler, L. J., and G. Y. Yuen. 1998. Оценка Stenotrophomonas maltophilia штамм C3 для биоконтроля болезни коричневых пятен. Защита урожая 17: 509–513.
  49. ^ а б c Кобаяси, Д. Ю., Р. М. Риди, Дж. Д. Палумбо, Ж.-М. Чжоу, Г.Ю. Юн. 2005. А clp гомолог гена, принадлежащий к crp Семейство генов глобально регулирует продукцию литических ферментов, антимикробную активность и активность биологического контроля, выраженную посредством Лизобактер энзимогены штамм C3. Appl. Environ. Microbiol. 71: 261–269.
  50. ^ а б c Кобаяси Д.Ю., Юэн Г.Ю. 2005. Роль clp-регулируемые факторы антагонизма против Magnaporthe poae и биологическая борьба с летней патологической болезнью мятлика Кентукки Лизобактер энзимогены C3. Может J Microbiol 51: 719-23.
  51. ^ Постма, Дж., Шильдер, М.Т., Блум, Дж., Ван Леувен-Хаагсма, В.К., 2008. Подавляющая способность почвы и функциональное разнообразие почвенной микрофлоры в системах органического земледелия. Биология и биохимия почвы 40, 2394–2406.
  52. ^ Zhang, Z., G. Y. Yuen, G. Sarath, and A. R. Penheiter. 2001 г. Хитиназы от агента биологической борьбы с болезнями растений, Stenotrophomonas maltophilia C3. Фитопатология 91: 204–211.
  53. ^ Килич-Экичи, О., и Г. Ю. Юн. 2004. Сравнение штаммов Лизобактер энзимогены и PGPR для индукции сопротивления против Bipolaris sorokiniana в овсянице высокорослой. Биологический контроль 30: 446–455.
  54. ^ Килич-Экичи, О., и Г. Ю. Юн. 2003. Индуцированная резистентность как механизм биологического контроля со стороны Лизобактер энзимогены штамм C3. Фитопатология 93: 1103–1110.
  55. ^ Opname van Лизобактер в ДСМЗ
  56. ^ Lysobacter korlensis sp. ноя и Lysobacter burgurensis sp. nov., изолированное от почвы. дверь Lei Zhang e.a. (2011, Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии)
  57. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа Parte, A.C. «Лизобактер». LPSN.