Đặc tính sinh lý và sinh hoá của vi khuẩn gây
bệnh hại thực vật
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm
Để có thêm thông tin, xin tham khảo danh sách các vi khuẩn hại thực vật.
Vi khuẩn gây bệnh thực vật là những bán ký sinh có thể nuôi cấy sinh trưởng, phát
triển tốt trên các loại môi trường nhân tạo dùng trong vi khuẩn học.
Tuy phụ thuộc vào những yếu tố nhất định, nhưng nói chung sự sinh trưởng và
sinh sản của vi khuẩn bệnh cây bắt đầu ở 5-10°C, nhiệt độ tối thích 25-30°C,
ngừng sinh sản ở 33-40°C. Nhiệt độ gây chết 40-50°C (trong 10 phút).
Khác với các loại nấm bệnh, để sinh trưởng và sinh sản, vi khuẩn bệnh cây đòi hỏi
môi trường từ trung tính đến kiềm yếu, thích hợp ở pH 7-8.
Phần lớn vi khuẩn bệnh cây là háo khí cần oxy nên phát triển mạnh trên bề mặt
môi trường đặc hoặc trong môi trường lỏng giàu oxy nhờ lắc liên tục trên máy lắc.
Một số khác là loại yếm khí tự do có thể dễ dàng phát triển bên trong cơ chất (mô
cây) không có oxy.
Vi khuẩn gây bệnh cây là những sinh vật dị dưỡng đối với các nguồn carbon và
nguồn đạm. Cho nên để phát triển, vi khuẩn cần nhận được năng lượng thông qua
con đường phân giải các chất hữu cơ có sẵn như protein và polysaccharide. Phân
giải nguồn carbon tạo ra acid và khí. Tùy theo loại vi khuẩn có cường độ hoạt tính
mạnh, yếu khác nhau trong quá trình phân giải này mà người ta xem đây là một
trong những chỉ tiêu cơ bản để giám định loài vi khuẩn.
Trong các pha sinh sản của vi khuẩn gây bệnh cây trong môi trường lỏng thì pha
tăng trưởng số lượng (pha log) bắt đầu sau 3-4 giờ sau khi cấy truyền và pha ổn
định số lượng sau 24-28 giờ.
Trên môi trường đặc (agar) vi khuẩn sinh trưởng tạo thành khuẩn lạc. Khuẩn lạc có
hình dạng, kích thước, màu sắc, đặc thù bề mặt, độ láng bóng... khác nhau, đặc
trưng cho các nhóm, các loài vi khuẩn khác nhau. Nói chung đối với vi khuẩn bệnh
cây, có thể phân biệt ba dạng khuẩn lạc chủ yếu như sau:
1. Dạng S: khuẩn lạc nhẵn, láng bóng bề mặt, rìa nhẵn.
2. Dạng R: khuẩn lạc xù xì, bề mặt trong mờ không nhẵn bóng, rìa nhăn nheo.
3. Dạng M: khuẩn lạc nhầy nhớt.
Trong quá trình sinh trưởng phát triển, vi khuẩn bệnh cây có khả năng tạo thành
các sắc tố tùy theo loài vi khuẩn.
Sắc tố của vi khuẩn là những hợp chất có đạm (nitrogen) tạo ra trong các cơ quan
màu chromophore hoặc ở trong vách tế bào. Có nhiều loại sắc tố có màu khác
nhau: màu xanh lục (fluorescein), màu xanh lơ (pyocyanin), màu đỏ (prodigiosin),
màu vàng (carotenoid), màu đen (melanin, tyrosin). Trong số này, có loại sắc tố
thẩm thấu khuếch tán vào môi trường làm biến màu môi trường nhân tạo khi nuôi
cấy vi khuẩn như sắc tố flourescein của loài Pseudomonas syringae. Cũng có loại
sắc tố không thẩm thấu, không khuếch tán vào trong môi trường mà ở trong tế bào
chất làm khuẩn lạc có màu khi nuôi cấy trên môi trường đặc như sắc tố vàng
carotenoid của các loài Xanthomonas.
Để tạo thành sắc tố, vi khuẩn cần các chất dinh dưỡng trong môi trường khác nhau,
cần nguồn đạm, một số chất khoáng kim loại Fe, Cu... và cần độ pH ổn định. Sắc
tố có vai trò trong hô hấp, trong quá trình oxy hoá khử, trong trao đổi chất của vi
khuẩn. Sắc tố còn có vai trò bảo vệ, chống tác động có hại của ánh sáng tia tím
hoặc có vai trò như một chất có hoạt tính kháng sinh, đối kháng...
Một trong những đặc điểm cơ bản về sinh lý và tính gây bệnh của vi khuẩn là khả
năng sản sinh và hoạt động của các hệ thống enzyme và các độc tố. Quá trình trao
đổi chất phức tạp trong tế bào vi khuẩn điều khiển bởi những enzyme như
phosphorylase, transferase, decarboxylase, oxydase, dehydrogenase, hydrase...
chứa ở trong ribosome, trong màng tế bào chất, vách tế bào...
Nhiều loại enzyme là những ngoại men do vi khuẩn tạo ra, tiết ra ngoài vào trong
môi trường sống được coi như là vũ khí quan trọng của kí sinh vật, nhờ đó mà xâm
nhiễm vào cây để vượt qua được các chướng ngại vật tự nhiên của cây (biểu bì,
cutin, vách tế bào thực vật), để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ phức tạp thành
dạng đơn giản dễ hấp thụ sử dụng cho vi khuẩn và để trung hòa hoặc vô hại hoá
các chất đề kháng của cây chống lại kí sinh vật.
Các men phân giải pectin mảnh gian bào của cây như pectinase, protopectinase,
polygalacturonase, có ở hầu hết các vi khuẩn hại cây, hoạt tính mạnh nhất biểu
hiện ở các loài vi khuẩn gây các bệnh thối rữa.
Đối với loài vi khuẩn gây bệnh héo (Ralstonia solanacearum), men
pectinmethylesterase phân giải pectin có thể sinh ra pectinic acid ở trong mạch dẫn
kết hợp với Ca tạo thành calcium pectate vít tắc sự lưu thông của bó mạch, góp
phần tạo ra triệu chứng héo đột ngột của cây bệnh.
Nhiều loại enzyme như cutinase (phân giải cutin), hemicellulase, cellulase (phân
giải cellulose) rất phổ biến ở vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn Xanthomonas
campestris gây bệnh cháy lá (hại cải), Corynebacterium sepedonicum (bệnh thối
vòng củ khoai tây). Nhiều loại enzyme (men) thủy phân chuyển hoá các hợp chất
phức tạp của tế bào cây thành các hợp chất đơn giản dễ sử dụng cho vi khuẩn như
amylase, invertase, glucosidase, lactase và các enzyme phân giải protein và peptide
như protease, peptidase, amidase, men phân giải chất béo như lipase...
Thành phần và hoạt tính của các loại enzyme nói trên khác nhau tùy theo loài vi
khuẩn. Cho nên hệ thống enzyme và sản phẩm phân giải tạo ra do sự tác động của
các enzyme vi khuẩn có sự khác biệt nhau đã được sử dụng như một chỉ tiêu sinh
hoá quan trọng để phân định loài vi khuẩn. Có loài vi khuẩn nhờ enzyme riêng biệt
có thể phân giải gelatin, khử nitrate (NO3) tạo thành nitrite (NO2). Có loài vi khuẩn
có thể phân giải protein hay peptone tạo ra các sản phẩm phân giải là indole hay
ammonia (NH</sub>3</sub>) hoặc khí Hydro sulfid (H2S), có loài vi khuẩn có thể
phân giải hợp chất cacbon như các loại đường (glucose, saccharose, lactose,
maltose...) tạo ra các sản phẩm acid hay khí hoặc không có khả năng đó.
Tóm lại, vi khuẩn nhờ có một hệ thống enzyme phong phú không những đảm bảo
được những chất dinh dưỡng cần thiết và quá trình trao đổi chất trong tế bào vi
khuẩn mà còn có tác dụng phá hủy cấu trúc mô và trao đổi chất bình thường của tế
bào cây cũng như các hoạt động của hệ thống enzyme cây ký chủ.
Vi khuẩn bệnh cây có thể sản sinh các độc tố. Độc tố của vi khuẩn có tác động phá
huỷ hệ thống enzyme của tế bào cây ký chủ và gây ra những tác hại lớn đến các
chức năng sinh lý và trao đổi của mô thực vật. Có thể phân chia các loại độc tố vi
khuẩn thành hai nhóm: nhóm pathotoxin và nhóm vivotoxin.
Các loại độc tố pathotoxin có tính đặc hiệu theo loài cây ký chủ và có vai trò lớn
trong việc tạo ra triệu chứng bệnh. Đó là các loại độc tố tabtoxin, phaseolotoxin,
syringomycin đều là các chất peptide, dipeptide, tripeptide, có tác động ức chế
enzyme tổng hợp glutamine, làm đình trệ sự tổng hợp diệp lục, phá vỡ các phản
ứng tự vệ của cây như phản ứng siêu nhạy chống lại vi khuẩn gây bệnh
(Pseudomonas syringae pv. tabaci...). Các loại độc tố thuộc nhóm vivotoxin là
những polysaccdaride (Ralstonia solanacearum) hoặc các glucopeptide
(Corynebacterium sp.). Đây là những độc tố gây héo cây, tác động phá hủy màng
tế bào, mạch dẫn của cây trồng.
Để nghiên cứu về sinh lý, sinh hoá và đặc điểm sinh trưởng của vi khuẩn người ta
cần phân lập thuần khiết các loài vi khuẩn riêng biệt trên môi trường dinh dưỡng
nhân tạo, nuôi cấy chúng trên các môi trường đặc hoặc lỏng.