土壤杆菌属Agro bacterium

属于根瘤菌科，菌体杆状，0.6～1.0×1.5～3.0（微米），细胞单生或成对，革兰氏染色阴性反应，具1～6根周生鞭毛，好气性生长，以氧为最终电子受体。最适生长温度25～28℃。
简史 土壤杆菌属的第一个成员放射形土壤杆菌由荷兰微生物学家拜叶林克(M.W.Beijerinck)1902年首次报道，当时定名为放射形芽孢杆菌(Bacillusradiobacter)，此后被更名为Bacterium radiobacter(1905),Rhizobium radiobacter (1933),Achromo-bacter radiobacter (1934),Alcaligenes radiobacter(1938)。美国细菌学家史密斯(E.F. Smith)和汤森(C.O. Townsend)于1907年发现根癌土壤杆菌，当时定名为Bacterium tumefaciens，此后几度更名为Pseudomonas tumefaciens (1913),Bacillus tumefa-ciens(1926),Polymonas tumefaciens (1928),Phyto-monas tumefaciens (1938)。美国细菌学家赖克(Riker)于1930年发现土壤杆菌属的第三个成员发根土壤杆菌，当时定名为Bacterium rhizogenes,1938年更名为Phytomonas rhizogenes。该属的第四个成员悬钩子土壤杆菌是1940年被发现，当时定名为Phytomonas rubi。康恩(Conn)于1942年建立土壤杆菌属，上述四个种均归入此属，种名相应改为根癌土壤杆菌 [A.tumefaciens(Smith et Townsend)Conn]、放射形土壤杆菌[A. radiobacter (Beijerincket Van Delden) Conn]、发根土壤杆菌[A.rhizogens(Riker,Banfield,Wright,Keitt et Sagen) Conn]、悬钩子土壤杆菌[A. rubi (Hildebrand) Start etWeiss]。
特性 菌落通常为圆形，表面光滑，无色素。在含碳水化合物的培养基上生长时产生大量胞外多糖粘质物。过氧化氢酶阳性，氧化酶和尿酶通常也是阳性。该属成员均为化能有机营养型，能利用多种碳水化合物、有机酸和氨基酸为碳源，但不能分解纤维素、淀粉和几丁质。在基本培养基中利用碳水化合物能产酸，分解利用有机酸盐则产碱。大多数成员利用铵盐或硝酸盐作为氮源，有些成员则需要氨基酸和其它生长因子。部分成员(生物变种1)能利用乳糖产生3-酮基乳糖，其他相近的细菌均无此特性。DNA中G+C的mol%含量为57～63，基因组的分子量为3.0×109～3.6×109。典型种是根癌土壤杆菌。
致病性 土壤杆菌属中除放射性土壤杆菌不致病，其余3个种： 根癌土壤杆菌、发根土壤杆菌和悬钩子土壤杆菌的菌株均能引起植物病害，分别引起冠瘿、发根和茎瘿症状。不同菌株的寄主范围不一样，有的能侵染多种植物，有的只能侵染少数几种植物。土壤杆菌的致病因子是细菌细胞中的大质粒，引起肿瘤症状的大质粒称为Ti质粒 (Tumor inducing plas-mid)，引起发根症状的大质粒称为Ri质粒(Root inducing plasmid)。病原菌在致病过程中将大质粒上的一段DNA(称T-DNA)整合到寄主植物细胞的基因组中，T-DNA的遗传信息使植物细胞脱离正常的代谢途径，转变成具有无限增生能力的肿瘤型细胞，从而形成肿瘤或发根症状。T-DNA片断两端序列是插入高等植物基因组所必需的，而中间的序列与DNA整合无关，因此可以将有用的基因替换T-DNA中间的序列，通过土壤杆菌的侵染过程把外源基因稳定地插入高等植物基因组中。改造过的Ti质粒或Ri质粒被广泛用作高等植物遗传工程的基因载体。

土壤杆菌属的生物变种及悬钩子土壤杆菌的鉴别特征

性 状	生物变种1	生物变种2	生物变种3	悬钩子土壤杆菌
35℃生长 耐盐2%(NaCl) 在施罗思选择性培养基 上生长	+ + +	- - -	d + -	d +
在纽和克尔选择性培养 基上生长	-	+	-
产生3-酮基乳糖 从下列物质产酸：	+	-	-	-
赤藓醇 松三糖 乙醇 从下列物质产碱：	- + +	+ - -	- - -	- - -
丙二酸钠 L-酒石酸钠 丙酸钠 石蕊牛乳产酸 石蕊牛乳产碱 从柠檬酸铁铵溶液产表 膜	- d d - + +	+ + - + - -	+ + - - + -	+ - - - + -
生长因子需要生物素 和/或L-谷氨酸	-	+	-	+
生长因子需要L-谷氨 酸和酵母抽提物	-	-	-	+

[注]“+”，90%以上菌株为阳性； “-”，90%以上菌株为阴性； “d”，不同菌株间有变化； 空白，未测定或资料不全。
受根癌土壤杆菌侵染的植物细胞能合成一类特殊的氨基酸衍生物，称冠瘿碱(opine)，最常见的有胭脂碱、章鱼碱和Agropine。肿瘤中冠瘿碱的种类与致病菌Ti质粒类型有关，根据肿瘤组织中冠瘿碱的种类，目前已确定至少有三类Ti质粒，即胭脂碱型Ti质粒，章鱼碱型Ti质粒和Agropine型Ti质粒。肿瘤组织中产生的冠瘿碱给土壤杆菌造成一个有利的小生境，因为不同的土壤杆菌能利用各自相应种类的冠瘿碱，而其他细菌则不能利用。
土壤杆菌的下列性状是由Ti质粒控制的： ❶致病性，
❷受侵染植物中冠瘿碱的合成，
❸冠瘿碱和精氨酸的利用，
❹Ti质粒自主接合转移，
❺对土壤杆菌素84的敏感性，
❻寄主范围。
土壤杆菌属许多菌株能产生细菌素，如土壤杆菌素84，它是由澳大利亚的艾伦·克尔从土壤中分离到的放射形土壤杆菌K84菌株产生的。土壤杆菌素84是由一个小质粒编码的，对具胭脂碱型Ti质粒的菌株有强烈的抑制作用，在世界很多国家被成功地用于果树冠瘿病的生物防治。
生物变种 现已确证，土壤杆菌的致病性由大质粒控制。大质粒具有自主转移的能力，能从一个细胞转移到另一个细胞中，获得Ti质粒的放射形土壤杆菌转变为根癌土壤杆菌，同理失去Ti质粒的根癌土壤杆菌就变为放射形土壤杆菌，说明以致病性划分种是不稳定的。因此，细菌学家采用稳定的生理生化特性作为分类依据，将土壤杆菌属分为3个生物变种(biovar)。由于命名优先权不允许废弃以上4个种名，《伯杰系统细菌学手册》(第1卷1984年)对土壤杆菌属的分类采取折衷办法，在保留4个种的前提下，种下设生物变种，即根癌土壤杆菌有生物变种1、2和3；放射形土壤杆菌有生物变种1和2; 发根土壤杆菌有生物变种1和2以及悬钩子土壤杆菌。隶属于不同种下的同一生物变种，其生理生化性状基本相同，它们的鉴别特征如上表。

土壤杆菌属Agrobacterium

原核生物界根瘤菌科的一个属。属名源于希腊文Agros，意为土壤或田野。曾被误称为农杆菌属。菌体短杆状，大小为0.6～1.0μm×1.5～3.0μm，革兰氏阴性，不形成芽孢，具1～6根鞭毛，周生，如只有一根鞭毛则多为侧生。好气性，有些菌株在有硝酸盐存在时可进行厌气呼吸，过氧化氢酶、氧化酶均为阳性，最适生长温度为25～28℃。菌落圆形，隆起，光滑，乳白色或半透明，不产生色素。在肉汁胨培养基上能产生丰富的胞外多糖，能利用简单的碳水化合物，不能利用淀粉，纤维素，几丁质和琼脂。DNA中G+C的mol数为0.596～0.62。该属包括4个法定种，有3个种能引起植物过度增生或形成瘿瘤，致病性受Ti或Ri质粒控制。模式种是癌肿土壤杆菌(A.tumefaciens)。