1
Tính biến dị di truyền của vi khuẩn
gây bệnh hại thực vật
Sự tăng sinh khối của vi khuẩn bệnh thực vật được tiến hành chủ yếu bằng sinh sản
vô tính theo phương thức phân đôi tế bào mẹ thành hai tế bào mới như nhau nhờ sự
hoạt động của cấu trúc mesosome tạo thành màng ngăn ngang ở giữa tế bào phân
tách vi khuẩn thành hai tế bào mới.
Tuy nhiên, cũng như các sinh vật khác, vi khuẩn bệnh cây luôn luôn có những biến
đổi tính trạng do tác động thay đổi của các yếu tố nội tại bên trong có cấu trúc gene
di truyền và các yếu tố bên ngoài là các yếu tố sinh thái, môi trường sống.
Những biến đổi di truyền làm cho loài vi khuẩn có thêm những tính trạng mới hoặc
mất đi một số tính trạng cũ gọi là tính biến dị của vi khuẩn. Biến dị di truyền là
một trong những con đường cơ bản nhất dẫn tới sự hình thành xuất hiện ra những
dạng mới, chủng sinh lý mới, nòi sinh học mới có tính độc, tính gây bệnh thay đổi
của một loài vi khuẩn gây bệnh cây ở trong thiên nhiên. Đó là một trong những
nguyên nhân làm đa dạng hoá và gây biến động liên tục trong quần thể ký sinh trên
đồng ruộng, gây thêm nhiều khó khăn và phức tạp cho việc chọn lựa áp dụng các
biện pháp phòng trừ bệnh vi khuẩn. Những biến dị di truyền đó đối với vi khuẩn có
thể phát sinh do đột biến ngẫu nhiên và do tái tổ hợp gene di truyền của các tế bào
vi khuẩn.
Mục lục
• 1 Đột biến
• 2 Tái tổ hợp vật chất di truyền
o 2.1 Chuyển nạp
2
o 2.2 Tải nạp
o 2.3 Tiếp hợp
• 3 Xem thêm
• 4 Ghi chú
• 5 Tham khảo
Đột biến
Quá trình đột biến của vi khuẩn có thể xảy ra do các yếu tố gây đột biến hoá học và
vật lý hoặc chính do yếu tố cây ký chủ gây ra (giống kháng hoặc nhiễm). Dưới tác
động của các chất gây đột biến hoá học hay các yếu tố vật lý (chiếu tia phóng xạ)
hiện tượng đột biến có thể xảy ra ở bất kỳ một đoạn nào với các phân tử nucleotide
của DNA, làm phát sinh các thể đột biến hình thái, đột biến sinh lý-sinh hoá... Các
thể đột biến vi khuẩn có những thay đổi về hình thái khuẩn lạc, màu sắc khuẩn lạc,
tính kháng nguyên, tính độc, tính gây bệnh, tính mẫn cảm và chống chịu đối với
chất kháng sinh, đối với thực khuẩn thể (bacteriophage), khả năng sản sinh độc tố...
Nhiều thể đột biến đã xuất hiện có những biến đổi tính gây bệnh như loài
Pseudomonas tabaci, Erwinia aroidae. Trong giới hạn một quần thể ký sinh, tần số
đột biến vào khoảng từ 1 ì 10-5 đến 1 ì 10-10.
Tái tổ hợp vật chất di truyền
Đối với vi khuẩn, sự tái tổ hợp có thể tiến hành theo 3 kiểu: chuyển nạp, tải nạp và
tiếp hợp.
Chuyển nạp
Là một kiểu tái tổ hợp vật chất di truyền, làm biến hóa hệ gene của tế bào vi khuẩn
nhận bằng cách tự hấp thụ vào một DNA ngoại lai được giải phóng ra từ một tế
bào vi khuẩn cho có những tính trạng khác. Griffith (1928) lần đầu tiên đã phát
hiện thấy hiện tượng tổ hợp giữa genome của chủng vi khuẩn với đoạn DNA ngọai
lai ở trạng thái tự do trong dung dịch của một chủng vi khuẩn khác để tạo thành
các cá thể tái tổ hợp vi khuẩn mới có tính trạng bổ sung.
Tải nạp
Là một kiểu tái tổ hợp bằng cách mang truyền một đoạn vật chất di truyền DNA
của một chủng vi khuẩn vi khuẩn cho gắn vào genome của tế bào vi khuẩn nhận
thông qua môi giới chuyển tải là thực khuẩn thể ôn hòa (bacteriophage ôn hòa).
Thực khuẩn thể ôn hòa là những thực khuẩn thể không ác tính không phá huỷ tế
3
bào vi khuẩn chủ mà cùng tồn tại, DNA của chúng gắn với những đoạn DNA của
chủng vi khuẩn chủ, để sau đó có thể chuyển tải sang một tế bào vi khuẩn khác.
Vi khuẩn chủ mang bên trong những thực khuẩn thể ôn hòa gọi là vi khuẩn sinh
tan (lisogene).
Hiện tượng tải nạp là cơ chế biến dị rất quan trọng của vi khuẩn đã được Lederberg
phát hiện đầu tiên năm 1952 và sau đó Okabe và Goto, 1961 đã nghiên cứu hiện
tượng tải nạp ở Ralstonia solanacearum gây bệnh héo tươi (hại cà chua). Đây là
một kiểu tái tổ hợp có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo thành các chủng nòi của
loài vi khuẩn gây bệnh cây.
Tiếp hợp
Là sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai tế bào vi khuẩn khác giới tính để truyền một phần
vật chất di truyền từ tế bào vi khuẩn cho (vi khuẩn giới tính dương F+) vào trong
genome của tế bào vi khuẩn nhận (vi khuẩn giới tính âm F-), dẫn đến sự hình thành
một hợp tử không hoàn toàn (merozygote).
Yếu tố giới tính F là một đoạn DNA tự do nằm độc lập ở trong nguyên sinh chất
hoặc gắn vào DNA nhân vi khuẩn. Tế bào vi khuẩn có yếu tố F là vi khuẩn đực F+,
làm nhiệm vụ của tế bào vi khuẩn cho gene, ngược lại là vi khuẩn F- làm nhiệm vụ
của tế bào vi khuẩn nhận (vi khuẩn cái).
Tế bào F+ có loại có tần số tái tổ hợp thấp, hoặc chuyển hoá thành các tế bào F+ có
tần số tái tổ hợp cao (vi khuẩn Hfr) trong kiểu tiếp hợp của vi khuẩn bệnh cây như
Pseudomonas và Xanthomonas.