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Von der Antike bis zur Gegenwart: Wie entwickelte sich Xanthomonas zu dem Erreger, den wir heute kennen?
Xanthomonas, abgeleitet vom griechischen „xanthos“ (gelb) und „monas“ (Substanz), ist eine Bakteriengattung, von der viele Vertreter Pflanzenkrankheiten verursachen. Diese Gattung enthält mindestens 27 pflanzenassoziierte Xanthomonas-Arten, die zusammen mehr als 400 Pflanzenarten infizieren. Jede Art verfügt typischerweise über einen spezifischen Wirt und/oder ein spezifisches Gewebespektrum sowie eine spezifische Kolonisierungsstrategie, und diese Gewebeeigenschaften stehen in engem Zusammenhang mit der Evolution des Erregers.
Änderungen in der Gräser-Taxonomie
Die Entwicklung der Gattung Xanthomonas war Gegenstand zahlreicher taxonomischer und phylogenetischer Studien. Das Bacterium vesicatorium wurde erstmals 1921 als Krankheitserreger von Paprika und Tomaten beschrieben. Später klassifizierte Dowson sie als Xanthomonas campestris um und schlug offiziell die Gattung Xanthomonas vor. Mit der Entwicklung der Genomik wurde Xanthomonas eingehender untersucht und das taxonomische Profil dieser Arten ist anhand der Ergebnisse der DNA:DNA-Hybridisierung klarer geworden.
Xanthomonas spp. sind evolutionär mit dem opportunistischen menschlichen Pathogen Stenotrophomonas maltophilia verwandt, der früher als Xanthomonas maltophilia bekannt war.
Die neue Studie legt nahe, dass die Bananen- und Maispathotypen hinsichtlich der Verwandtschaftsverhältnisse zwischen diesen Arten auf der Grundlage neuerer phylogenetischer Daten neu geordnet werden sollten, um die Evolutionsgeschichte und Klassifizierung von Xanthomonas weiter zu klären.
Morphologie und Wachstumsmerkmale
Xanthomonas-Bakterien sind gerade, stäbchenförmige Zellen mit einer Breite von 0,4 bis 1,0 Mikrometer und einer Länge von 1,2 bis 3,0 Mikrometer, die über monopolare Flagellen zur Beweglichkeit verfügen. Was seine Wachstumseigenschaften angeht, bildet es oft klebrige, erhabene und gelbe Kolonien, und diese gelbe Farbe kommt von einem Pigment namens Xanthomonadin. Verschiedene Xanthomonas-Arten zeigen eine Anpassung an die Umgebungstemperatur, mit optimalem Wachstum bei 25–30 °C und der Fähigkeit, zwischen 4 und 37 °C zu wachsen.
Xanthomonas-Pflanzenpathogene
Xanthomonas-Arten können auf den Blättern, Stängeln und Früchten vieler Pflanzen bakterielle Flecken und Welkekrankheiten verursachen. Bestimmte pathogene Arten weisen einen hohen Grad an Spezifität auf und einige Arten werden in mehrere pathogene Varianten unterteilt. Nehmen wir beispielsweise Xanthomonas citri subsp. citri. Dieses Bakterium ist eine wichtige Ursache für Krankheiten bei Zitruspflanzen und führt zu erheblichen Verlusten bei kommerziellen Nutzpflanzen. Unterdessen richtet die bakterielle Welke des Reises, die durch Xanthomonas oder Yzae pv. oryzae verursacht wird, in den großen Reisanbaugebieten Asiens besonders verheerende Schäden an.
Der pathogene Prozess beginnt damit, dass sich die Bakterien an der Oberfläche der Wirtspflanze festsetzen, anschließend in das Gewebe des Wirts eindringen und Wunden oder natürliche Öffnungen besiedeln, um schließlich wieder auf Oberflächen aufzutauchen und sich auszubreiten.
Der Schlüssel zur Bekämpfung dieser Krankheiten liegt in der Begrenzung der Einschleppung neuer Krankheitserreger. Viele Pflanzenarten haben eine Krankheitsresistenz entwickelt, die möglicherweise die wirtschaftlichste Bekämpfungsmaßnahme darstellt.
Pathologischer Mechanismus sowie Präventions- und Behandlungsstrategien
Xanthomonas heftet sich über Oberflächenpolysaccharide, Bindungsproteine und Typ-IV-Flagellen an die Oberfläche und kann Biofilme bilden, um Umweltbelastungen zu widerstehen. Die von diesen Bakterien produzierten Xanthomonadine wirken gegen UV-Strahlung. Bei der Pathogenität ist häufig das Typ-III-Sekretionssystem (T3SS) beteiligt, das bis zu 30 Effektorproteine injiziert, die das Immunsystem der Pflanze stören. Um einer Infektion vorzubeugen, sollten neben der Züchtung krankheitsresistenter Sorten auch geeignete chemische Bekämpfungsmaßnahmen gewählt werden.
Industrielle Anwendungen
Xanthomonas-Arten produzieren auch ein essbares Polysaccharid namens Xanthangummi, das in der Lebensmittelindustrie und anderen industriellen Bereichen breite Anwendung findet. Darüber hinaus spielt dieses Produkt eine wichtige Rolle in der Biofilmmatrix im Krankheitszyklus von Xanthomonas.
Erkundung von Xanthomonas-Ressourcen
Isolate der meisten Xanthomonas-Arten sind in der National Collection of Plant Pathogenic Bacteria im Vereinigten Königreich erhältlich. Darüber hinaus gibt es auch international zahlreiche Kultursammlungen, beispielsweise die ICMP in Neuseeland und die CFBP in Frankreich. Die Genome mehrerer Xanthomonas wurden sequenziert und Datenunterstützung ist in verschiedenen Datensätzen verfügbar.Mit der fortschreitenden Erforschung der Xanthomonas-Arten wird unser Verständnis dieser Gruppe von Pflanzenpathogenen klarer. Wenn wir die Entwicklung dieses Krankheitserregers betrachten, müssen wir uns fragen, ob zukünftige Pflanzenschutzstrategien wirksamer gegen diese das Pflanzenwachstum bedrohenden Krankheitserreger sein können.
