Bệnh sùi cành chè Bacterium sp

Bệnh sùi cành chè
Bacterium sp
I Lịch sử nghiên cứu, phân bố địa lý và tác hại của Bacterium
1 Lịch sử nghiên cứu
1.1 Khái quát chung về vi khuẩn
Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng La Tinh là bacterium, số nhiều bacteria) đôi khi còn được
gọi là vi trùng, nó thuộc loại ký sinh trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước
nhỏ (kích thước hiển vi) và thường có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào
(cytoskeleton) và các bào quan như ty thể và lục lạp. Cấu trúc tế bào của vi khuẩn được miêu tả chi
tiết trong mục sinh vật nhân sơ vì vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, khác với các sinh vật có cấu trúc tế
bào phức tạp hơn gọi là sinh vật nhân chuẩn.
Vi khuẩn là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới. Chúng hiện diện khắp nơi trong
đất, nước và ở dạng cộng sinh với các sinh vật khác. Nhiều tác nhân gây bệnh (pathogen) là vi
khuẩn. Hầu hết vi khuẩn có kích thước nhỏ, thường chỉ khoảng 0.5-5.0 μm, mặc dù có loài có
đường kính đến 0,3mm (Thiomargarita). Chúng thường có vách tế bào, như ở tế bào thực vật và
nấm, nhưng với thành phần cấu tạo rất khác biệt (peptidoglycan). Nhiều vi khuẩn di chuyển bằng
tiên mao (flagellum) có cấu trúc khác với tiên mao của các nhóm khác.
Đầiên được quan sát bởi Antony van Leeuwenhoek năm 1683 bằng kính hiển vi một tròng
do ông tự thiết kế. Tên "vi khuẩn" được đề nghị sau đó khá lâu bởi Christian Gottfried
Ehrenberg vào năm 1828, xuất phát từ chữ βακτηριον trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "cái
que nhỏ". Louis Pasteur (1822-1895) và Robert Koch (1843-1910) miêu tả vai trò của vi
khuẩn là các thể mang và gây ra bệnh hay tác nhân gây bệnh.
Ban đầu vi khuẩn hay vi trùng (microbe) được coi là các loại nấm có kích thước hiển vi
(gọi là schizomycetes), ngoại trừ các loại vi khuẩn lam (cyanobacteria) quang hợp, được coi là một
nhóm tảo (gọi là cyanophyta hay tảo lam). Phải đến khi có những nghiên cứu về cấu trúc tế bào thì
vi khuẩn mới được nhìn nhận là một nhóm riêng khác với các sinh vật khác. Vào năm 1956 Hebert
Copeland phân chúng vào một giới (kingdom) riêng là Mychota, sau đó được đổi tên thành Sinh vật
khởi sinh (Monera), Sinh vật nhân sơ (Prokaryota), hay Vi khuẩn (Bacteria). Trong thập niên 1960,
khái niệm này được xem xét lại và vi khuẩn (bây giờ gồm cả cyanbacteria) được xem như là một
trong hai nhóm chính của sinh giới, cùng với sinh vật nhân chuẩn. Sinh vật nhân chuẩn được đa số
cho là đã tiến hóa từ vi khuẩn, và sau đó cho rằng từ một nhóm vi khuẩn hợp lại.

Sự ra đời của phân loại học phân tử đã làm lung lay quan điểm này. Năm 1977, Carl Woese
chia sinh vật nhân sơ thành 2 nhóm dựa trên trình tự 16S rRNA, gọi là vực Vi khuẩn chính thức
(Eubacteria) và Vi khuẩn cổ Archae bacteria . Ông lý luận rằng hai nhóm này, cùng với sinh vật
nhân chuẩn, tiến hóa độc lập với nhau và vào năm 1990 nhấn mạnh thêm quan điểm này bằng cách
đưa ra hệ phân loại 3 vực (three-domain system), bao gồm Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn cổ
(Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eucarya). Quan điểm này được chấp nhận rộng rãi giữa các nhà
sinh học phân tử nhưng cũng bị chỉ trích một một số khác, cho rằng ông đã quan trọng hóa vài khác
biệt di truyền và rằng cả vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn có lẽ đều phát triển từ vi khuẩn chính
thức.
1.2 Sự phân lập và đa dạng sinh học của vi khuẩn endophytes
Để tự bảo vệ mình trước những tác động của môi trường, Endophytic bacteria tạo thành
những ổ vi khuẩn ,xâm chiếm và ký sinh trên đốt cây . Những vi khuẩn này thường xâm chiếm vào
vùng không gian ở giữa các tế bào, và chúng có thể được phân lập từ tất cả các bộ phận của cây,
bao gồm cả hạt giống (Posada & Vega, 2005). Endophytic bacteria được phân lập từ cây một lá
mầm tới cây hai lá mầm, từ những loài cây thân gỗ, như gỗ sồi và lê, cây thân thảo tới cây lương
thực như củ cải đường và ngô. Những nghiên cứu cổ điển về sự đa dạng của Endophytic bacteria
tập trung vào phương pháp phân lập chúng từ các mô nội sinh sau khi khử trùng bề mặt thực vật
với hypochlorite natri hoặc các hóa chất tương tự (Miche & Balandreau, 2001). Một nghiên cứu
của et al Lodewyckx. (2002) nêu lên phương pháp phân lập và mô tả đặc điểm vi khuẩn
endophytes từ các loài thực vật khác nhau. Dựa trên nền tảng nghiên cứu của Hallmann et al.
(1997) và Lodewyckx et al. (2002),Rosenblueth & Martinez-Romero (2006) và Berg & Hallmann
(2006) đã công bố một danh sách toàn diện của Endophytic bacteria được phân lập từ một loạt các
bộ phận của cây.
Một nghiên cứu gần đây của al Porteous-Moore và cộng sự. (2006) mô tả sự đa dạng của
Endophytic bacteria tìm thấy trong cây Dương, tăng trưởng tại môi trường phytoremediation nhiễm
toluene, với mục đích xác định các chủng tiềm năng để tăng cường phytoremediation toluene,
Ethylbenzene, và hợp chất xylen (BTEX). Theo mô tả của nghiên cứu trên, Endophytic bacteria
được phân lập từ hai giống Dương. Sau khi phân lập, tiến hành phân tích, so sánh trình tự của đoạn
mồi 16S RNA, BOX-PCR của DNA,các trình tự mang đặc tính sinh lý, liên quan đến chất sử dụng,
thuốc kháng sinh và kim loại nặng nhạy cảm. Nghiên cứu này và một nghiên cứu của Germaine et

al. (2004, 2006) đã chứng minh rằng trong các cộng đồng đa dạng vi khuẩn tìm thấy trong cây
Dương, một số chủng Endophytic có mặt và có tiềm năng để tăng cường các chất hữu cơ dễ bay
hơi phytoremediation và thuốc diệt cỏ.Công trình nghiên cứu gần đây của Frank et al. (2006) là
dùng kỹ thuật sinh học phân tử trong việc phân lập, tìm hiểu các đặc tính của Endophytic bacteria
và ứng dụng trong cộng đồng.Các chủng Endophytic sinh sống trên thân cây, rễ, củ…đã được
phân tích và nhận diện bằng cách chạy RFLP với đoạn mồi là 16S rRNA. Năm đơn vị phân loại
triển vọng nhất và khả năng tồn tại được xác định là Cellulomonas, Clavibacter, Curtobacterium,
Pseudomonas và Microbacterium được tìm ra thông qua trình tự gen 16S rRNA, acid béo và sử
dụng nguồn phân tích carbon (Elvira-Recuenco & van Vuurde, 2000; Zinniel et al, 2002)…
Việc nuôi cấy dựa trên môi trường nuôi cấy cơ bản và môi trường nuôi cấy độc lập thật sự
rất hữu ích. Reiter & Sessitsch (2006) đã điều tra sự hiện diện và phân loại Endophytic bacteria ở
các bộ phận khí sinh hoàn toàn trên cây nghệ (cây nghệ albiflorus). Kết quả của họ cho thấy rằng
tương tự như ở các loài thực vật khác, cây nghệ là một ký chủ cho cộng đồng Endophytic bacteria
sinh trưởng và phát triển, tuy nhiên cũng có loài chưa được biết đến. Các bước tiến hành thí
nghiệm bao gồm ly trích, phân lập, nuôi cấy và nhận diện Endophytic bacteria bằng kỹ thuật in dấu
DNA với đoạn mồi 16S rRNA. Kết quả chỉ ra rằng một số nhóm mới xuất hiện góp phần vào tính
đa dạng của Endophytic bacteria, chủ yếu là Gammaproteobacteria and Firmicutes , chúng sống nội
sinh trên cây nghệ.Thành phần, phân loại các nhóm Endophytic bacteria đa dạng và có sự khác
nhau là do sự đa dạng của gen 16S rRNA trong thư viện gen. Chỉ có ba nhóm vi khuẩn được tìm
thấy trong môi trường nuôi cấy, trong đó có 17 loại đại diện. Trong khi sáu nhóm được xác định
trong phân tích thư viện gen bao gồm 38 loại. Nhóm nổi bật tìm thấy trong môi trường nuôi cấy là
nhóm Gram dương, có tỷ lệ G+C thấp.Trong khi ở các thư viện clone, các Gammaproteobacteria
chiếm ưu thế. Nghiên cứu này khẳng định rằng các nhóm Endophytic bacteria trong môi trường
nuôi cấy là một tập hợp con của đa dạng sinh học tổng endophyte.
1.3 Đặc điểm sinh sản
Vi khuẩn chỉ sinh sản vô tính (asexual reproduction), không sinh sản hữu tính (có tái tổ hợp
di truyền). Cụ thể hơn, chúng sinh sản bằng cách chia đôi (binary fission), hay trực phân. Trong
quá trình này, một tế bào mẹ được phân thành 2 tế bào con bằng cách tạo vách ngăn đôi tế bào mẹ.
Tuy nhiên, mặc dù không có sinh sản hữu tính, những biến đổi di truyền (hay đột biến) vẫn xảy
ra trong từng tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di truyền. Do đó, tương tự như ở

các sinh vật bậc cao, kết quả cuối cùng là vi khuẩn cũng có được một tổ hợp các tính trạng từ hai tế
bào mẹ. Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền đã được phát hiện ở vi khuẩn:
1. biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ một tế bào vi khuẩn sang tế bào khác thông
qua môi trường lỏng bên ngoài, hiện tượng này gồm cả vi khuẩn chết,
2. tải nạp (transduction): chuyển DNA của virus, vi khuẩn, hay cả virus lẫn vi khuẩn, từ một
tế bào sang tế bào khác thông qua thể thực khuẩn (bacteriophage) và,
3. giao nạp (conjugation): chuyển DNA từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác thông qua cấu
trúc protein gọi là pilus (lông giới tính).
Vi khuẩn, sau khi nhận được DNA từ một trong những cách trên, sẽ tiến hành phân chia và
truyền bộ gene tái tổ hợp cho thế hệ sau. Nhiều vi khuẩn còn có plasmid chứa DNA nằm ngoài
nhiễm sắc thể (extrachromosomal DNA). Dưới điều kiện thích hợp, vi khuẩn có thể tạo thành
những khúm thấy được bằng mắt thường, chẳng hạn như bacterial mat.
1.4 Các nhóm phân loại và đặc điểm nhận biết
Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau:
A. Hình que - trực khuẩn (Bacillus)
B. Hình cầu (coccus) tạo thành chuỗi (strepto-) - liên cầu khuẩn (Streptococcus).
C. Hình cầu tạo đám (staphylo-) - tụ cầu khuẩn (Staphylococcus).
D. Hình tròn sóng đôi (diplo-) - song cầu khuẩn (Diplococcus).
E. Hình xoắn - xoắn khuẩn (Spirillum, Spirochete).
F. Hình dấu phẩy - phẩy khuẩn (Vibrio).
Xem thêm Doc Kaiser's Microbiology
Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau. Đa số có hình que, hình cầu, hay hình xoắn; những vi
khuẩn có hình dạng như vậy được gọi theo thứ tự là trực khuẩn (bacillus), cầu khuẩn (coccus), và
xoắn khuẩn (spirillum). Một nhóm khác nữa là phẩy khuẩn (vibrio) có hình dấu phẩy. Hình dạng
không còn được coi là một tiêu chuẩn định danh vi khuẩn, tuy nhiên có rất nhiều chi được đặt tên
theo hình dạng (ví dụ như Bacillus, Streptococcus, Staphylococcus) và nó là một điểm quan trọng
để nhận dạng các chi này.
Một công cụ quan trọng để nhận dạng khác là nhuộm Gram, đặt theo tên của Hans Christian
Gram, người phát triển kĩ thuật này. Nhuộm Gram giúp phân vi khuẩn thành 2 nhóm, dựa vào
thành phần cấu tạo của vách tế bào. Khi đầu tiên chính thức sắp xếp các vi khuẩn vào từng ngành,

người ta dựa chủ yếu vào phản ứng này:
• Gracilicutes - vi khuẩn có màng tế bào thứ cấp chứa lipid, nhuộm Gram âm tính (nói gọn là
vi khuẩn Gram âm)
• Firmicutes - vi khuẩn có một màng tế bào và vách pepticoglycan dày, nhuộm Gram cho kết
quả dương tính (Gram dương)
• Mollicutes - vi khuẩn không có màng thứ cấp hay vách, nhuộm Gram âm tính.
Các vi khuẩn cổ (archeabacteria) trước đây được xếp trong nhóm Mendosicutes. Như đã nói ở
trên, ngành này không còn đại diện cho những nhóm có quan hệ tiến hóa nữa. Hầu hết vi khuẩn
Gram dương được xếp vào ngành Firmicutes và Actinobacteria, là hai ngành có quan hệ gần. Tuy
nhiên, ngành Firmicutes đã được định nghĩa lại và bao gồm cả mycoplasma (Mollicutes) và một số
vi khuẩn Gram âm.
2 Phân bố địa lý
Vi khuẩn nội ký sinh thực vật (Endophytic bacteria) được tìm thấy trong hầu hết ở các loài
thực vật, chúng cư trú ở trong nội mô của thực vật ký chủ và giữa chúng hình thành một loạt các
mối quan hệ khác nhau như cộng sinh tương hỗ, công sinh dinh dưỡng, hội sinh …Hầu hết các
dạng nội ký sinh này bắt đầu xuất hiện từ vùng rễ hay bề mặt lá, tuy nhiên, một số loại có thể ký
sinh trên hạt. Endophytic bacteria thúc đẩy thực vật tăng trưởng, tăng năng suất và đóng vai trò là
một tác nhân điều hòa sinh học. Endophytic bacteria sản xuất hàng loạt các sản phẩm tự nhiên có
lợi cho thực vật ký chủ mà ta có thể khai thác những tác nhân đó để ứng dụng trong y học, nông
nghiệp hay công nghiệp. Ngoài ra nó còn có tiểm năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong đất bằng
cách tăng cường khả năng khử độc trên thực vật và làm cho đất trở nên màu mỡ thông qua chu
trình photphat và cố định đạm. Ngày càng có nhiều quan tâm trong việc phát triển các ứng dụng
tiềm năng công nghệ sinh học của Endophytic bacteria để phát triển các giống cây trồng có khả
năng khử độc đồng thời có khả năng sản xuất sinh khối và nhiên liệu sinh học.
Endophytic bacteria cư trú trong hệ sinh thái thích hợp tương tự như các chồi mầm ở thực
vật, điều này làm cho chúng trở thành các tác nhân kiểm soát sinh học (Berg et al., 2005). Thật vậy,
nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng Endophytic bacteria có khả năng kiểm soát được mầm bệnh trên
thực vật (Sturz & Matheson, 1996; Duijff et al., 1997; Krishnamurthy & Gnanamanickam, 1997), ở
côn trùng (Azevedo et al, 2000.) và cả ở tuyến trùng ( Hallmann et al., 1997, 1998). Trong một số
trường hợp chúng có thể đẩy mạnh tốc độ nẩy mầm của hạt, thúc đẩy sự hình thành cây con trong

điều kiện bất lợi (Chanway,1997) và nâng cao khả năng tăng trưởng của thực vật ( Bent &
Chanway,1998). Endophytic bacteria còn có thể ngăn chặn mầm bệnh phát triển bằng cách tổng
hợp các chất nội sinh trung gian, qua đó để tiếp tục tổng hợp các chất chuyển hóa và các hợp chất
hữu cơ mới. Nghiên cứu cơ chế sản sinh chất chuyển hóa mới trong sự đa dạng sinh học của
Endophytic bacteria có thể phát hiện các loại thuốc mới để điều trị có hiệu quả các bệnh ở người,
thực vật và động vật (Strobel et al., 2004).
3 Vi khuẩn có ích và Vi khuẩn gây hại
Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho môi trường, và động vật, bao gồm cả con người. Vai
trò của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh rất quan trọng. Một số là tác nhân gây bệnh
(pathogen) và gây ra bệnh uốn ván (tetanus), sốt thương hàn (typhoid fever), giang mai (syphilis),
tả (cholera), bệnh lây qua thực phẩm (foodborne illness) và lao (tuberculosis). Nhiễm khuẩn huyết
(sepsis), là hội chứng nhiễm khuẩn toàn cơ thể gây sốc và giãn mạch, hay nhiễm khuẩn khu trú
(localized infection), gây ra bởi các vi khuẩn như streptococcus, staphylococcus, hay nhiều loài
Gram âm khác. Một số nhiễm khuẩn có thể lan rộng ra khắp cơ thể và trở thành toàn thân
(systemic). Ở thực vật, vi khuẩn gây mụn lá (leaf spot), fireblight và héo cây. Các hình thức lây
nhiễm gồm qua tiếp xúc, không khí, thực phẩm, nước và côn trùng. Kí chủ (host) bị nhiễm khuẩn
có thể trị bằng thuốc kháng sinh, được chia làm hai nhóm là diệt khuẩn (bacteriocide) và kìm
khuẩn (bacteriostasis), với liều lượng mà khi phân tán vào dịch cơ thể có thể tiêu diệt hoặc kìm
hãm sự phát triển của vi khuẩn.
Các biện pháp khử khuẩn có thể được thực hiện để ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn, ví dụ
như chùi da bằng cồn trước khi tiêm. Việc vô khuẩn các dụng cụ phẫu thuật và nha khoa được thực
hiện để đảm bảo chúng "vô khuẩn" (sterile) hay không mang vi khuẩn gây bệnh, để ngăn chặn sự
nhiễm khuẩn. Chất tẩy uế được dùng để diệt vi khuẩn hay các tác nhân gây bệnh để ngăn chặn sự
nhiễm và nguy cơ nhiễm khuẩn.
Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitơ thành ammoniac bằng
các enzyme của chính mình. Một số khác lại dùng phân tử khí nitơ làm nguồn nitơ (đạm) cho
mình, chuyển nitơ thành các hợp chất của nitơ, quá trình này gọi là quá trình cố định đạm. Nhiều vi
khuẩn được tìm thấy sống cộng sinh trong cơ thể người hay các sinh vật khác. Ví dụ như sự hiện
diện của các vi khuẩn cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật có
hại.

Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách đáng kinh ngạc. Một số
nhóm vi sinh "chuyên hóa" đóng một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành các khoáng chất
từ một số nhóm hợp chất hữu cơ. Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong những thành phần chiếm
đa số trong mô thực vật, được thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí thuộc chi Cytophaga.
Khả năng này cũng được con người ứng dụng trong công nghiệp và trong cải thiện sinh học
(bioremediation). Các vi khuẩn có khả năng phân hủy hydrocarbon trong dầu mỏ thường được
dùng để làm sạch các vết dầu loang.