stringtranslate.com

Лизобактер

Род Lysobacter принадлежит к семейству Xanthomonadaceae внутри Gammaproteobacteria и включает по меньшей мере 46 названных видов, в том числе: Lysobacter enzymogenes, 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] Lysobacter spp. Первоначально были сгруппированы с миксобактериями , поскольку они разделяли отличительную черту скользящей подвижности, но они уникально демонстрируют ряд черт, которые отличают их от других таксономически и экологически родственных микробов, включая высокое содержание геномных G+C (обычно в диапазоне от 65 до 72%) и отсутствие жгутиков . [2] [9] Одна только особенность скользящей подвижности вызвала интерес у многих, поскольку роль скользящих бактерий в экологии почвы плохо изучена. Кроме того, хотя было предложено несколько различных механизмов для скользящей подвижности среди широкого спектра видов бактерий, [10] генетический механизм у Lysobacter остается неизвестным. Члены группы Lysobacter приобрели широкий интерес из-за производства внеклеточных ферментов. [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] Группа также рассматривается как богатый источник 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]

Место обитания

Lysobacter spp. были описаны как вездесущие обитатели почвы и воды. [2] Их присутствие в значительной степени игнорировалось, поскольку члены часто являются второстепенными компонентами в скрининге образцов при использовании обычных процедур изоляции. Однако из-за усовершенствованных молекулярных методов идентификации и лучших описаний рода их сельскохозяйственная значимость становится все более очевидной, особенно как членов экологически значимых микробных сообществ, связанных с почвой и растениями. [4] [9] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] Последние данные свидетельствуют о том, что Lysobacter spp. могут занимать широкий спектр экологических ниш за пределами тех, которые связаны с растениями, включая широкий спектр «экстремальных» сред. Например, филогенетический анализ 16S рДНК показывает клады Lysobacter , которые включают последовательности, полученные из гидротермальных источников , изоляты из грязевых потоков горы Пинатубо и восходящих анаэробных реакторов с иловым слоем, а также окисляющий железо микроаэрофильный литотроф . [1] [4] [9] [43]

Lysobacter gummosus был обнаружен живущим на коже красноспинных саламандр и производящим 2,4-диацетилфлороглюцин , химическое вещество, которое подавляет рост некоторых патогенных грибков. [44]

Биологический контроль

Потенциал видов Lysobacter как агентов биологического контроля заболеваний растений был признан. [9] [43] Среди штаммов L. enzymogenes , C3 является наиболее тщательно охарактеризованным штаммом как на молекулярном, так и на биологическом уровне. Экологическая универсальность штамма отражается в диапазоне заболеваний, которые он способен контролировать, а также в различных растениях-хозяевах и частях растений, которые он способен колонизировать. Например, штамм L. enzymogenes C3 (ошибочно идентифицированный как Stenotrophomonas maltophilia ), как сообщается, контролирует заболевания листьев, такие как пятнистость листьев овсяницы тростниковой, вызываемая Bipolaris sorokiniana , [45] ржавчина бобов, вызываемая Uromyces appendiculatus [46] и фузариоз колоса пшеницы. [47] Также сообщалось, что штамм L. enzymogenes C3 подавляет почвенные заболевания, такие как бурая пятнистость газона, вызванная Rhizoctonia solani , [48] болезнь проростков сахарной свеклы Pythium [49] и летняя пятнистость мятлика лугового, вызванная корневой инфекцией Magnaporthe poae . [50] Было обнаружено, что Lysobacter sp. SB-K88 подавляет болезнь выпревания сахарной свеклы и шпината посредством антибиотика и характерной колонизации корней перпендикулярным образом Islam et al. (2005).

Почвы, подавляющие болезни

Виды Lysobacter также были выделены из почв, подавляющих Rhizoctonia solani . [51] Глинистые почвы с естественной подавляющей способностью против Rhizoctonia содержали большее количество антагонистических изолятов L. gummosus , L. antibioticus и/или L. capsici . Хотя механизм этого явления пока не изучен, оказалось, что выращивание травы/клевера увеличило количество этих видов Lysobacter , а также подавляющую способность Rhizoctonia .

Механизмы антагонизма

Первоначально охарактеризованный как биологический агент контроля заболеваний растений, штамм L. enzymogenes C3 уникален тем, что он выражает широкий спектр механизмов, способствующих микробному антагонизму и биологическому контролю, которые не являются общими для всех штаммов вида. Штамм продуцирует многочисленные внеклеточные ферменты, которые способствуют активности биологического контроля, включая множественные формы β-1,3-глюканаз и хитиназ. [19] [52] Также было продемонстрировано, что штамм вызывает системную резистентность у некоторых растений, защищая их от патогенной инфекции. [53] [54] Кроме того, недавние исследования указали на важную роль вторичных метаболитов с антибиотической активностью и активностью биосурфактанта в антагонизме грибков. [50] Некоторые из этих признаков глобально контролируются регулятором, кодируемым геном clp . [49] [50] Мутации в clp интригуют по двум причинам. Во-первых, мутантный фенотип подразумевает, что широкий спектр генов участвует в секретируемых антимикробных веществах, связанных с регулоном clp , многие из которых остаются неидентифицированными. Во-вторых, мутации в clp приводят к значительной потере внеклеточной ферментативной активности и антимикробной активности, проявляемой штаммом L. enzymogenes C3. Эти активности обычно фенотипически подавляющие и часто приводят к маскировке других фенотипов в стандартных анализах, что затрудняет или делает почти невозможным оценку эффектов мутаций неродственных генов. Однако штаммы, несущие мутации гена clp, предоставляют средства для отделения фенотипов, регулируемых clp, от других (например, описанных ниже), что делает их оценку осуществимой. Биологический контроль и способ действия подавления заболеваний Lysobacter spp. были рассмотрены в Islam 2011.

Лизобактергенетика

Штамм L. enzymogenes C3 является генетически управляемым штаммом, что позволяет легко конструировать генные нокауты, поддерживая его использование в качестве модельной генетической системы для раскрытия молекулярной основы патогенности , а также для идентификации механизмов микробного антагонизма и биологического контроля. Действительно, ряд производных штаммов штамма L. enzymogenes C3 уже были сконструированы, включая мутантов, затронутых в структурных генах, кодирующих активность ферментов, регуляторный ген clp и различные их комбинации. [19] [49]

Разновидность

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

Ссылки

  1. ^ ab Bae, HS, WT Im и ST Lee. 2005. Lysobacter concretionis sp. nov., выделенный из анаэробных гранул в анаэробном реакторе с восходящим потоком ила. Int J Syst Evol Microbiol 55:1155–61.
  2. ^ abc Christensen, P., and F. Cook. 1978. Lysobacter , новый род неплодоносящих, скользящих бактерий с высоким отношением оснований. Международный журнал систематической бактериологии 28:367–393.
  3. ^ Ли, Дж. В., В. Т. Им, МК Ким и Д. К. Янг. 2006. Lysobacter koreensis sp. nov., выделенный из поля женьшеня. Int J Syst Evol Microbiol 56:231-5.
  4. ^ abc Weon, HY, BY Kim, YK Baek, SH Yoo, SW Kwon, E. Stackebrandt и SJ Go. 2006. Два новых вида, Lysobacter daejeonensis sp. nov. и Lysobacter yangpyeongensis sp. nov., выделенные из корейских тепличных почв. Int J Syst Evol Microbiol 56:947-51.
  5. ^ Weon, HY, BY Kim, MK Kim, SH Yoo, SW Kwon, SJ Go и E. Stackebrandt. 2007. Lysobacter niabensis sp. nov. и Lysobacter niastensis sp. nov., выделенные из почв теплиц в Корее. Int J Syst Evol Microbiol 57:548-51.
  6. ^ Яссин, А. Ф., В.-М. Чен, Х. Хупфер, К. Сиринг, Р. М. Кроппенштедт, А. Б. Арун, В.-А. Лай, Ф.-Т. Шен, П. Д. Реха и К. К. Янг. 2007. Lysobacter defluvii sp. nov., выделенный из твердых бытовых отходов. Int J Syst Evol Microbiol 57:1131–1136.
  7. ^ Романенко, ЛА, Учино, М., Танака, Н., Фролова, ГМ, Михайлов, ВВ, 2008. Lysobacter spongiicola sp. nov., выделенный из глубоководной губки. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 58, 370–374.
  8. ^ Park, JH, Kim, R., Aslam, Z., Jeon, CO, Chung, YR, 2008. Lysobacter capsici sp. nov., с антимикробной активностью, выделенный из ризосферы перца, и исправленное описание рода Lysobacter. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 58, 387–392.
  9. ^ abcd Салливан, RF, MA Холтман, GJ Zylstra, JF Уайт и DY Кобаяши. 2003. Таксономическое позиционирование двух биологических агентов контроля болезней растений как Lysobacter enzymogenes на основе филогенетического анализа 16S рДНК, состава жирных кислот и фенотипических характеристик. Журнал прикладной микробиологии 94:1079–1086.
  10. ^ Макбрайд, М. Дж. 2001. Скользящая подвижность бактерий: множественные механизмы движения клеток по поверхностям. Annual Review of Microbiology 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 Lysobacter sp. IB-9374. Журнал бионауки и биоинженерии 95:27–34.
  12. ^ Allpress, JD, G. Mountain и PC Gowland. 2002. Производство, очистка и характеристика внеклеточной кератиназы из Lysobacter NCIMB 9497. Lett Appl Microbiol 34:337-42.
  13. ^ Au, S., KL Roy и RG von Tigerstrom. 1991. Нуклеотидная последовательность и характеристика гена секретируемой щелочной фосфатазы из Lysobacter enzymogenes . J Bacteriol 173:4551-7.
  14. ^ Чонан, С., Дж. Нонака, К. Терамото, К. Танигучи, Ю. Камеда, Х. Тамура, Ю. Курусу, С. Нориока, Т. Масаки и Ф. Сакияма. 2002. Штамм Lysobacter с высокой продукцией лизилэндопептидазы. FEMS Microbiol Lett 213:13–20.
  15. ^ Chohnan, S., K. Shiraki, K. Yokota, M. Ohshima, N. Kuroiwa, K. Ahmed, T. Masaki и F. Sakiyama. 2004. Вторая лизин-специфическая сериновая протеаза из штамма Lysobacter sp. IB-9374. J Bacteriol 186:5093-100.
  16. ^ Эпштейн, Д.М. и П.С. Венсинк. 1988. Ген α-литической протеазы Lysobacter enzymogenes . Нуклеотидная последовательность предсказывает большой препропептид с гомологией с пропептидами других химотрипсин-подобных ферментов. J Biol Chem 263:16586-90.
  17. ^ Огура, Дж., А. Тойода, Т. Куросава, А. Л. Чонг, С. Чохнан и Т. Масаки. 2006. Очистка, характеристика и анализ генов целлюлазы (Cel8A) из Lysobacter sp. IB-9374. Biosci Biotechnol Biochem 70:2420-8.
  18. ^ Палумбо, Дж. Д., Салливан, Р. Ф. и Кобаяши, Д. Ю. 2003. Молекулярная характеристика и экспрессия в Escherichia coli трех генов β-1,3-глюканазы из штамма Lysobacter enzymogenes N4-7. J. Bacteriol. 185:4362–4370.
  19. ^ abc Palumbo, JD, GY Yuen, CC Jochum, K. Tatum и DY Kobayashi. 2005. Мутагенез генов β-1,3-глюканазы в штамме Lysobacter enzymogenes C3 приводит к снижению активности биологического контроля против пятнистости листьев Bipolaris овсяницы тростниковой и питиозного выпревания сахарной свеклы. Фитопатология 95:701–707.
  20. ^ фон Тигерстром, РГ 1980. Внеклеточные нуклеазы Lysobacter enzymogenes : производство ферментов, очистка и характеристика эндонуклеазы. Can J Microbiol 26:1029–37.
  21. ^ фон Тигерстром, РГ 1984. Производство двух фосфатаз Lysobacter enzymogenes и очистка и характеристика внеклеточного фермента. Appl Environ Microbiol 47:693-8.
  22. ^ фон Тигерстром, Р. Г. и С. Стельмащук. 1987. Сравнение фосфатаз Lysobacter enzymogenes с фосфатазами родственных бактерий. J Gen Microbiol 133:3121-7.
  23. ^ Райт, Д.С., Л.Д. Грэм и П.А. Дженнингс. 1998. Клонирование гена Lysobacter enzymogenes , кодирующего аргинилэндопептидазу (эндопротеиназу 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, новый антибактериальный агент, вырабатываемый Lysobacter sp. II. Биологические свойства. J Antibiot (Токио) 41:1745–51.
  25. ^ Харада, С., С. Цуботани, Х. Оно и Х. Оказаки. 1984. Цефабацины, новые цефалические антибиотики бактериального происхождения. II. Выделение и характеристика. J Antibiot (Токио) 37:1536–45.
  26. ^ Hashizume, H., S. Hattori, M. Igarashi и Y. Akamatsu. 2004. Трипропептин E, новый антибиотик группы трипропептинов, продуцируемый Lysobacter sp. BMK333-48F3. J Antibiot (Tokyo) 57:394-9.
  27. ^ Хасидзуме, Х., С. Хиросава, Р. Сава, Ю. Мураока, Д. Икеда, Х. Наганава и М. Игараси. 2004. Трипропептины, новые противомикробные средства, производимые Lysobacter sp. Дж. Антибиот (Токио) 57:52-8.
  28. ^ Хашизуме, Х., М. Игараси, С. Хаттори, М. Хори, М. Хамада и Т. Такеучи. 2001. Трипропептины, новые антимикробные агенты, продуцируемые Lysobacter sp. I. Таксономия, изоляция и биологическая активность. J Antibiot (Токио) 54:1054-9.
  29. ^ Като, А., С. Накая, Н. Кокубо, Й. Айба, Й. Охаши, Х. Хирата, К. Фудзи и К. Харада. 1998. Новый комплекс антибиотиков против MRSA, WAP-8294A. I. Таксономия, изоляция и биологическая активность. J Antibiot (Токио) 51:929-35.
  30. ^ Кимура, Х., М. Идзава и И. Сумино. 1996. Молекулярный анализ кластера генов, участвующих в биосинтезе цефалоспоринов из Lysobacter lactamgenus YK90. Прикладная микробиология и биотехнология 44:589–596.
  31. ^ Мейерс, Э., Р. Купер, Л. Дин, Дж. Х. Джонсон, Д. С. Слюсарчик, WH Трехо и П. Д. Сингх. 1985. Катакандины, новые противокандидозные антибиотики бактериального происхождения. J Antibiot (Токио) 38:1642-8.
  32. ^ Nakayama, T., Y. Homma, Y. Hashidoko, J. Mizutani и S. Tahara. 1999. Возможная роль ксантобаццинов, продуцируемых штаммом Stenotrophomonas sp SB-K88, в подавлении заболевания сахарной свеклы выпреванием. Прикладная и экологическая микробиология 65:4334–4339.
  33. ^ O'Sullivan, J., JE McCullough, AA Tymiak, DR Kirsch, WH Trejo и PA Principe. 1988. Лизобактин, новый антибактериальный агент, продуцируемый Lysobacter sp. I. Таксономия, изоляция и частичная характеристика. J Antibiot (Токио) 41:1740-4.
  34. ^ Оно, Х., И. Нозаки, Н. Катаяма и Х. Оказаки. 1984. Цефабацины, новые цефалические антибиотики бактериального происхождения. I. Открытие и таксономия продуцирующих организмов и ферментация. J Antibiot (Токио) 37:1528–35.
  35. ^ Panthee, S; Hamamoto, H; Paudel, A; Sekimizu, K (ноябрь 2016 г.). «Виды Lysobacter: потенциальный источник новых антибиотиков». Архив микробиологии . 198 (9): 839–45. doi :10.1007/s00203-016-1278-5. PMID  27541998.
  36. ^ Фолман, Л. Б., Дж. Постма и Дж. А. Ван Вин. 2001. Экофизиологическая характеристика ризосферных бактериальных сообществ в различных местах расположения корней и стадиях развития растений огурцов, выращиваемых на минеральной вате. Микробная экология 42:586–597.
  37. ^ Ислам, МТ, Й. Хашидоко, А. Деора, Т. Ито и С. Тахара. 2005. Подавление заболевания выпреванием у растений-хозяев бактерией ризопланы Lysobacter sp. Штамм SB-K88 связан с колонизацией растений и антибиозом против почвенных пероноспоромицетов . 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 Lysobacter sp. в ризосфере двух видов растений прибрежных 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, проявляющих особую активность в почвенной микробной пищевой сети. Appl. Environ. Microbiol. 72:5342–5348.
  40. ^ Nour, SM, JR Lawrence, H. Zhu, GDW Swerhone, M. Welsh, TW Welacky и E. Topp. 2003. Бактерии, ассоциированные с цистами соевой цистообразующей нематоды ( Heterodera glycines ). Прикладная и экологическая микробиология 69:607–615.
  41. ^ Roesti, D., K. Ineichen, O. Braissant, D. Redecker, A. Wiemken и M. Aragno. 2005. Бактерии, ассоциированные со спорами арбускулярных микоризных грибов Glomus geosporum и Glomus constrictum . Appl Environ Microbiol 71:6673-9.
  42. ^ Шмаленбергер, А. и К. К. Теббе. 2003. Бактериальное разнообразие в ризосферах кукурузы: выводы об использовании генетических профилей, основанных на амплифицированных методом ПЦР частичных генах малых субъединиц рРНК, в экологических исследованиях. Молекулярная экология 12:251–261.
  43. ^ ab Folman, LB, J. Postma и JA van Veen. 2003. Характеристика штамма Lysobacter enzymogenes (Christensen and Cook 1978) 3.1T8, мощного антагониста грибковых заболеваний огурцов. Microbiological Research 158:107–115.
  44. ^ Brucker RM, Baylor CM, Walters RL, Lauer A, Harris RN, Minbiole KPC. 2008. Идентификация 2,4-диацетилфлороглюцина как противогрибкового метаболита, вырабатываемого кожными бактериями саламандры Plethodon cinereus. Журнал химической экологии 34(1):39–43.
  45. ^ Чжан, З. и Г. Ю. Юэнь. 1999. Биологический контроль Bipolaris sorakiniana на овсянице тростниковой с помощью штамма Stenotrophomonas maltophilia C3. Фитопатология 89:817–822.
  46. ^ Юэнь, Г.И., Дж.Р. Стедман, Д.Т. Линдгрен, Д. Шафф и К. Йохум. 2001. Биологический контроль ржавчины фасоли с использованием бактериальных агентов. Защита урожая 20:395–402.
  47. ^ Jochum, CC, LE Osborne и GY Yuen. 2006. Биологическая борьба с фузариозом колоса с помощью Lysobacter enzymogenes . Biological Control 39:336–344.
  48. ^ Giesler, LJ, и GY Yuen. 1998. Оценка штамма Stenotrophomonas maltophilia C3 для биологического контроля бурой пятнистости. Crop Protection 17:509–513.
  49. ^ abc Kobayashi, DY, RM Reedy, JD Palumbo, J.-M. Zhou и GY Yuen. 2005. Гомолог гена clp , принадлежащий к семейству генов crp , глобально регулирует выработку литических ферментов, антимикробную активность и биологическую контрольную активность, выраженную штаммом Lysobacter enzymogenes C3. Appl. Environ. Microbiol. 71:261–269.
  50. ^ abc Kobayashi, DY и GY Yuen. 2005. Роль факторов, регулируемых clp , в антагонизме против Magnaporthe poae и биологическом контроле летней пятнистости мятлика лугового Lysobacter enzymogenes C3. Can J Microbiol 51:719-23.
  51. ^ Постма, Дж., Шильдер, М. Т., Блум, Дж., Ван Лиувен-Хаагсма, В. К., 2008. Подавляющее воздействие почвы и функциональное разнообразие почвенной микрофлоры в системах органического земледелия. Биология и биохимия почвы 40, 2394–2406.
  52. ^ Чжан, З., Г. Юэнь, Г. Сарат и А. Р. Пенхейтер. 2001. Хитиназы из агента биологической борьбы с болезнями растений Stenotrophomonas maltophilia C3. Фитопатология 91:204–211.
  53. ^ Kilic-Ekici, O., и GY Yuen. 2004. Сравнение штаммов Lysobacter enzymogenes и PGPR для индукции устойчивости к Bipolaris sorokiniana у овсяницы тростниковой. Biological Control 30:446–455.
  54. ^ Kilic-Ekici, O., и GY Yuen. 2003. Индуцированная устойчивость как механизм биологического контроля штаммом Lysobacter enzymogenes C3. Фитопатология 93:1103–1110.
  55. ^ Опимя ван Lysobacter в DSMZ
  56. ^ Lysobacter korlensis sp. nov. и Lysobacter burgurensis sp. nov., выделенные из почвы . Автор: Lei Zhang ea (2011, Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии)
  57. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa Часть, AC "Lysobacter". LPSN .