XANTHOMONAS CAMPESTRIS: DESCRIPTION, CULTURE ET PATHOLOGIES - LA BIOLOGIE - 2025

Xanthomonas campestris est une espèce de protéobactéries (classe: Gamma Proteobacteria, ordre: Xantomonadales, famille: Xanthomonadaceae) phytopathogène qui affecte des cultures importantes.

X. campestris présente une phase épiphyte sur la plante dans laquelle il ne lui nuit pas. Cette phase est antérieure à l'infection, elle est générée lorsque les bactéries prolifèrent en raison de variations environnementales favorables. L'infection par cette espèce provoque une variété de symptômes chez la plante infectée qui peuvent éventuellement dégénérer en mort.

Figure 1. Symptômes causés par une infection à X. campestris. Source: auteur Ninjatacoshell, Wikimedia Commons.

X. campestris est également bien connu pour produire le biopolymère de la gomme xanthane ou xanthane, un polysaccharide qui excrète dans le milieu (exopolysaccharide) et augmente la viscosité des solutions aqueuses.

L'exopolysaccharide xanthane était le premier sous-produit commercialement important généré par les processus de fermentation des amidons de maïs. Il est actuellement produit en grande quantité et a de nombreuses applications en raison de ses caractéristiques d'épaississant et d'émulsifiant. Le xanthane est utilisé dans les industries alimentaire, pharmaceutique, cosmétique, agricole et pétrolière, entre autres.

La description

Xanthomonas campestris est un bacille saprophyte facultatif aérobie à Gram négatif, obligatoire. Il est mobile, entre 0,2 et 0,6 µm de large et entre 0,8 et 2,9 µm de long. Il peut apparaître comme un individu solitaire ou formant des filaments, entouré de xanthane, l'exopolysaccharide qu'ils produisent.

Le xanthane favorise la formation de biofilms de X. campestris et exerce également une action protectrice sur les communautés établies dans cette structure, lors de changements brusques de température, de pH, de rayonnement ultraviolet, de variations osmotiques marquées et / ou de diminution d'humidité.

Interaction avec la plante

Cette espèce a plusieurs mécanismes pour échapper aux réponses de défense des plantes qu'elle infecte. La première barrière de la plante contre une infection bactérienne est la paroi cellulaire et les substances de surface ayant une activité antimicrobienne.

X. campestris peut infecter la plante par ses stomates foliaires (pores où se produit un échange de gaz avec l'environnement), ses hydatodes (un type de stomie à travers lequel un excès d'eau s'échappe) ou par des plaies existantes.

Les plantes ferment généralement leurs stomates lorsqu'elles sont attaquées par des micro-organismes. Cependant, X. campestris produit un facteur de virulence qui empêche les stomates de se refermer, favorisant ainsi l'entrée de plus de bactéries dans la plante depuis l'environnement extérieur.

Lorsque les bactéries sont à l'intérieur de la plante, elles empêchent le transport de l'eau, en obstruant les tissus vasculaires. Le résultat est une nécrose des feuilles et un flétrissement des parties infectées.

De plus, X. campestris produit un composé appelé β- (1,2) glucane cyclique neutre qui empêche l'expression de gènes de défense dans la plante. Ces composés peuvent être associés à l'espace périplasmique bactérien ou peuvent être excrétés dans l'environnement extracellulaire, favorisant la mobilité des bactéries, sa virulence et la formation de biofilms.

Xanthane

Le xanthane produit par Xanthomonas agit comme un facteur de virulence, supprimant la réponse immunitaire de la plante infectée et augmentant l'infectivité de la bactérie.

Le xanthane est un polysaccharide composé d'unités de 5 sucres qui se répètent (2 glucoses, 2 mannoses et 1 acide glucuronique) et polymérisent.

La synthèse du xanthane dépend d'un opéron appelé cluster gum (un ensemble de gènes qui composent une unité fonctionnelle), qui possède 12 gènes sous le contrôle d'une seule région promotrice.

Isolement de

X. campestris pv. campestris peut être isolé du tissu foliaire qui présente des taches en forme de «V» ou du tissu vasculaire endommagé, ou du cou de la plante, c'est-à-dire des zones lésées de la plante.

Pour obtenir des souches de X. campestris, la zone lésée est sélectionnée comme échantillon (taches de feuilles ou de fruits ou chancres). Si aucun dommage n'est observé dans la plante, le tissu le plus sensible aux dommages est prélevé comme échantillon, et ils sont analysés par des milieux de culture et par la technique de réaction en chaîne par polymérase (PCR).

Média culturel

Parmi les milieux de culture utilisés sont les suivants:

Interpolation de lait

Pour un premier isolement de micro-organismes à partir d'échantillons de tissus végétaux, le milieu Milk Tween (MT) peut être appliqué:

10 ml de lait écrémé, 0,25 g de CaCl ₂, 10 g de peptone protéase n ° 3, 15 g de Bacto agar, 0,5 g de tyrosine, 10 ml de Tween 80, 80 mg de céphalexine (dans 2 ml de NaOH al 4%), 200 g de cycloheximide (dans 2 ml de méthanol à 75%), 100 mg de vancomycine (dans 1 ml d'eau distillée).

Les solutions de lait écrémé, de céphalexine, de cycloheximide et de vancomycine doivent être stérilisées par filtration et ajoutées au milieu à 50 ° C.

King's B

Après avoir laissé croître les colonies bactériennes dans la MT, les plus similaires à X. campestris (colonies pigmentées jaunes à 72 et 120 heures de culture) peuvent être transférées dans le milieu King's B:

20 g de peptone protéase n ° 3, 20 g d'agar-agar, K ₂ HPO ₄ 1,5 g, MgSO ₄ x / H ₂ O 1,5 g, 10 ml de glycérol, 700 d'eau distillée.

Le milieu doit être chauffé à 80 ° C sous agitation, complété à 1 L avec de l'eau distillée et homogénéisé, et le pH doit être ajusté à 7,2. Stériliser à 121 ° C pendant 15 minutes.

Le milieu de culture riche PYM ou YMM a également été utilisé dans la culture de X. campestris.

Figure 2. Culture de Xanthomonas en milieu solide. Source: Jarober3, via Wikimedia Commons

PYM

Pour préparer le PYM, pour 1000 ml de volume total, il faut ajouter: 10 g de glucose, 5 g d'extrait de peptone, 3 g d'extrait de malt et 3 g de levure.

Si vous souhaitez faire pousser en milieu solide dans des boîtes de Pétri, alors 15 g d'agar doivent également être ajoutés au mélange.

Ymm

Pour préparer le milieu YMM, il faut pour chaque 1000 ml de volume total: 10 g de glucose, 1 ml de solution MgSO ₄: 7H ₂ O (10 g / L), 1 ml d'une solution de CaCl ₂ (22 g / L)), 1 ml d'une solution de K ₂ HPO ₄ (22 g / L), 1 ml d'une solution de FeCl ₃ dans HCl 0,1 M (2 g / L), 0,3% m / v d'acides casamino (acides aminés de hydrolyse de la caséine) et 11% v / v de solution de glutamate de sodium.

Conditions d'incubation

Les conditions d'incubation des souches bactériennes de X. campestris doivent être de 27 ou 28 ° C, et dans le cas de milieux de culture liquides, une agitation continue doit être maintenue à 200 tours par minute (rpm).

Production de xanthane

Si la production de xanthane dans un processus de fermentation est souhaitée, le glucose, le saccharose ou le sirop de maïs (entre 20 et 40 g / L), entre autres nutriments qui fournissent de l'azote, doivent être fournis comme source de carbone.

Détection de l'activité métabolique

Pour détecter la présence de X. campestris viable dans les tissus végétaux, certains chercheurs recommandent de mesurer l'activité métabolique plutôt que la croissance microbienne en culture de laboratoire.

La mesure de l'activité métabolique a été réalisée à l'aide d'un indicateur de viabilité à travers le système de transport d'électrons. Ce composé est appelé tétrazolium et ses sels acceptent les électrons de l'hydrogène, générant du formazan, une substance insoluble dans l'eau. Ainsi, l'apparition au milieu du formazan est un indicateur de l'activité métabolique cellulaire.

L'un des milieux de culture X. campestris pour effectuer ce test de viabilité contient du chlorure de tétrazolium (TTC), du chlorure de triphényl tétrazolium et d'autres additifs tels que le chlorure de sodium et les sucres. C'est un milieu avec les substances suivantes pour un volume total de 500 ml: 5 g de peptone, 0,5 g de caséine hydrolysée, 2,5 g de glucose et 8,5 g d'agar.

Physiopathologie

La bactérie X. campestris est l'agent causal de nombreuses maladies qui affectent les feuilles des plantes ornementales (comme Anthurium andreanum) et des haricots communs (Phaseolus vulgaris L.). Ils affectent également les fruits des fruits à noyau, tels que l'amande, la nectarine, la cerise, la pêche, l'abricot, la prune, entre autres.

X. campestris est connu pour affecter la famille des Brassicacées ou crucifères, faisant partie des 10 espèces phytopathogènes les plus dangereuses pour l'activité agricole, en particulier sous les tropiques.

Par exemple, X. campestris provoque la maladie de la pourriture noire chez le chou-fleur (Brassica oleracea), le brocoli (B.napus), le chou chinois (B. pekinensis), le navet (B. rapa), la moutarde (B nigra), le radis (Rhaphanus sativus) et le chou (B. fruticulosa).

Figure 3. Feuille affectée par X. campestris. Source: David B. Langston, via Wikimedia Commons

Les symptômes produits par X. campestris apparaissent d'abord sur les feuilles puis peuvent apparaître sur les fruits et les branches. Ils impliquent des taches foliaires jaunâtres irrégulières et anguleuses (1 à 5 mm de diamètre) limitées par les nervures qui sont éventuellement nécrosées.

Des brûlures foliaires se produisent également; taches sur les fruits; flétrissement vasculaire et apparition de lésions chlorotiques ou nécrotiques en forme de «V».

Les taches apparaissent sur les bords des feuilles et autour de sa nervure médiane. La perte de feuilles peut se produire sur la plante. Des taches vertes apparaissent sur les fruits qui deviennent nécrotiques et peuvent également les fissurer. Des chancres peuvent également survenir.

Références

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