الإصابة البكتيرية للنبات

Bacterial Infection of Plant

كغيرها من المسببات المرضية للنبات تبدأ دورة المرض البكتيري بسلسلة عمليات تشمل:

التلقيح (Inoculation)

التلقيح يعني وجود المسبب الضاري بصورة فعالة تمكنه من الاستمرار بدورة المرض حيث التمهيد للمرحلة التالية التي هي الاختراق. تختلف البكتريا عن الفطريات والفايروسات في بعض وجوه متطلبات التلقيح. يمكن تمييز المراحل الجزئية التالية ضمن مرحلة التلقيح:

وصول اللقاح (Arrival of Inoclum)

تتضمن هذه العملية وصول لقاح البكتريا المتمثل بخلايا البكتريا إلى سطح النبات. هذا يمكن أن يحصل بطرق متعددة كما أشرنا سابقا (الرياح خصوصا الممطرة والحشرات والإنسان والبذور الملوثة والأدوات الخ).

إكثار اللقاح (Increase of Inoculum)

إن طرق اختراق البكتريا للنبات وهي سلبية كما سياتي ذكره تتطلب ان تكون اعداد البكتريا كبيرة كي تتمكن من الوصول إلى الأنسجة والواقع يبين ان البكتريا الممرضة من الأجناس Pseudomonas و Xanthomonas وهي بحالتها الرمية على سطوح الأوراق تكثر اعدادها لتصل إلى 10 ⁷ وم م /سم ² دون أن تحدث مرضا بالطبع (الشكل 1) (2001 ,.Staskawicz et al).

كما ان البكتريا تتكاثر في منطقة الجروح متغذية على عصارة الخلايا الممزقة (Agriose, 1997).

شكل 1: صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح لبكتريا على سطح ورقة الذرة قرب الثغور (يمين) وبكتريا Pseudomonas syringae على ورقة الفاصوليا بعضها قرب الثغر (يسار)

عن: (G.H.Beavers. 2005. Iowa State University), (Hirano & Upper, 2000)

الاختراق (Penetration)

الاختراق يعني وصول الخلايا البكتيرية إلى خلايا النبات في الأنسجة تحت البشرة، وهذا يتم:

1- عن طريق الجروح: الجروح هي أنسجة نباتية ممزقة نتيجة اذى ميكانيكي تسببه الرياح المحتوية على حبيبات رمل أو الرياح المصحوبة بالبرد أو حتى الرياح القوية المصحوبة بالمطر. كما تتسبب الجروح عن الأذى الذي تحدثه الحشرات والطيور والحيوانات المختلفة نتيجة تغذيها على النبات. تحتوي الجروح على مواد غذائية تخرج من الخلايا الممزقة ورطوبة وخلايا مفككة مما يسمح بنمو البكتريا وزيادة اعدادها وبالتالي انسيابها في المسافات البينية للأنسجة ووصولها إلى مواقع نسيجية تتمكن فيها من الحصول على مواد غذائية باستمرار.

2- إدخال البكتريا إلى الأنسجة عن طريق عملية سحبها مع قطرات الماء المتجمعة على بعض الغدد المائية والرحيقية وكذلك على الثغور المفتوحة والعديسات.

3- وجود حالات قليلة عن جذب كيميائي للبكتريا نحو أنسجة النبات.

4- الحقن المباشر لخلايا البكتريا داخل الأنسجة الوعائية للنبات من قبل الحشرات المتغذية على عصارة الأوعية الناقلة. هذه الحالة تنطبق على البكتريا المقتصر غزوها على أوعية اللحاء أو الخشب.

الإصابة (Infection)

البكتريا الممرضة للنبات كما هي البكتريا المكونة للعقد الجذرية عليها النجاح في إقامة علاقات توافقية مع النباتات العائلة من أجل الحصول على المواد الغذائية والنمو داخل الأنسجة. إن هذه العملية تشتمل على استخدام إنزيمات محللة تؤدي إلى الإضرار بالنبات وإحداث المرض.

من أجل تحقيق الإصابة يتوجب تحقق الخطوات التالية:

الالتصاق (Adhesion)

من المتطلبات الأولية لنجاح البكتريا الممرضة في تحقيق الإصابة هي قدرتها على توطيد اتصالها الفيزيائي بخلية العائل من أجل التمكن من الحصول على المواد الغذائية منها والاستمرار بالخطوات اللاحقة وصولا إلى القدرة على النمو وغزو الأنسجة من الوسائل التي تساعد على الاتصال أو تمكن منه هي:

1- الالتصاق غير الخصوصي (Nonspecific Adherence)

وهو الاتصال القابل للانعكاس للبكتريا مع خلايا العائل. ثمة قوى تسبب هذا النوع من الاتصال مثل صفة كراهية الماء (Hydrophobicity) والكهربائية المستقرة والاهتزاز الذري أو الجزيئي الناتج عن التناوب القطبي بترددات متماثلة والحركة البراونية ومسك الغشاء الحيوي لغلاف البكتريا.

2- الالتصاق الخصوصي (Specific Adherence)

وتشتمل على تكوين روابط من نمط القفل والمفتاح بين الجزيئات أو الأجزاء الملتصقة على سطح البكتريا وجزيئات مستقبلة على سطح خلية العائل. وهذه عادة تكون كثيرة ضمن منطقة التماس مما يجعل الالتصاق متينا وغير قابل للانعكاس ضمن الظروف الفسلجية. ومن العوامل البكتيرية التي تقوم بعملية الالتصاق الشعيرات (Pilli) والأهداب أو الخمل (Fimbria) وفي الواقع الجزيئات الطرفية منها كمجاميع الأمين للبروتينات المكونة وغيرها (2002,Todar).

العديد من البكتريا الممرضة للنبات من جنس Xanthomonas و Ralstonia solanacearum و Erwinia rhapontici تمتلك أهداب وأنواع Pseudomonas تمتلك شعيرات تساعد في الالتصاق (2002 ,Vidhyasekaran) المعطيات الوراثية تبين وجود 26 جين على الأقل متعلقة بهيكلية الأهداب من نوع lV وهي عالية المحافظة في بعض سلالات Xanthomonas campestris pv. campestris  (2008 Qian et al.)

الالتصاق مطلوب في الحالات التوافقية من أجل تفعيل عوامل ضراوة البكتريا وتحقيق المرض وفى الحالات غير التوافقية من أجل تحفيز دفاعات العائل وإفشال الإصابة. ففي البكتريا الممرضة للنبات Pseudomonas savastanoi pv phaseolicola و Agrobacterium tone facians و Erwina rhapotntici الالتصاق بسطح النبات ضروري من أجل تحقيق الإصابة والطائرات الفاقدة للقدرة على الالتصاق تكون غير ضارية لا تتمكن من تحقيق الإصابة.

كما أن البكتريا الممرضة يمكن أن تلتصق بسطوح النباتات الحساسة أو المقاومة والنباتات غير العائلة (2002 ,Vidhyasekaran).

التعرف (Recognition)

كما في الأمراض المتسببة عن الفطريات وبعد تحقيق الاتصال بين البكتريا الممرضة والنبات تبدأ عمليات التعرف ما بين الممرض والنبات. هذه الخطوة تحصل ما بين جميع أنواع أو سلالات البكتريا الممرضة والنبات بغض النظر عما ستؤول اليه النتيجة بتحقيق المرض علاقة توافقية أو الفشل في تحقيق المرض (علاقة لا توافقية) لكنه لا يحصل في حالة البكتريا الرمية حتى عند تلقيح النبات بهار (2002, Vidhyasekaran). تعرف النبات على البكتريا الممرضة يتم من خلال الجزيئات المرافقة للممرض (PAMP_S) ومستقبلاتها على سطح الخلايا النباتية (Pattern-recognition Receptors (PRRs بينما يتحسس المعرض طوبوغرافية سطح العائل والبعض يتحسس الثغور وكذلك الجزيئات الإشارية للعائل.

يمكن أن يلعب الانجذاب الكيميائي (Chemotaxis) دورا في تعرف البكتريا الممرضة على الجزيئات الإشارية والغذائية للعائل خصوصا البكتريا المتحركة والمندفعة. فالبكتريا تتجه نحو محفزات معينة مرغوبة وتبتعد عن أخرى ضارة. ذلك يتم من خلال:

1- تحسس المحفزات البيئية أو التابعة للعائل بواسطة مستقبلات تقع على الغشاء الخلوي.

2- تعمل مسارات التوصيل الإشاري على نقل الإشارات من المستقبلات إلى البروتينات الحركية.

3- التكيف الإشاري للوصول إلى مصدر المحفز.

في الخطوة الأولى يحصل ارتباط ما بين مركبات معينة (محفزات) ومستقبلات الغشاء البلازمي التي تسمى بروتينات الانجذاب المستلمة للمثيل ( Methylaccepting Chemotaxis Proteins) وترسل إشارة الانجذاب إلى السايتوبلازم. في الخطوة التالية ثمة بروتينات في السايتوبلازم هي CheA و CheW و CheZ CheY و CheR و CheB وتكون مسؤولة عن توصيل الإشارة الكيميائية إلى مفتاح السوط البكتيري الذي يكون مسؤولا عن الحركة.

تم دراسة دور حركة البكتريا 3937 Dickeya dadantit Erwinia chrysanthemi)) المسببة لمرض التعفن الطري في عدد من المحاصيل في ضراوتها وتحقيق الإصابة عن طريق إحداث الطفرات في عدد من الجينات المشفرة لبروتينات التوصيل الإشاري ومحرك السوط الطافرت أظهرت درجات مختلفة من إعاقة الحركة وأدى ذلك إلى تخفيض الضراوة بمعدلات تتناسب ودرجة إعاقة الحركة ما يبين الدور المهم للحركة في الضراوة وإحداث المرض. كما أظهرت طافرات البكتريا Ralstonia solanacearum المعاقة بالحركة انخفاضا في ضراوتها (2009.Antinez-Lamas et al).

التأثر الكيموحيوي (Biochemical Interaction)

بعد تحقيق الالتصاق بخلايا العائل يحصل تأثر كيموحيوي بين خلايا البكتريا الممرضة وخلايا العائل تبرز فيه العوامل التالية:

إشارات التحسس الجمعي (Quorum Sensing Signals)

على الرغم من كون البكتريا أحياء أحادية الخلية، والتي كان ينظر اليها أنها تتصرف كخلايا، مستقلة، أصبح معروفا الآن أنها تعمل كالكائن الحي المتعدد الخلايا من حيث اتصالاتها بالمحيط الخارجي والظروف الفسلجية الخلوية، فالبكتريا تستجيب بسرعة للتغيرات من خلال ربطها إشارات مزيج من الجزيئات الصغيرة مع الشبكة المنظمة ومزامنتها لأنشطة عدد كبير من الخلايا لمصلحة الآهلة ككل.

تتمكن العديد من البكتريا تنظيم التعبير الجيني استجابة إلى تغيرات الكثافة الأهلية (Population Density) للبكتريا والذي يعرف بالتحسس الجمعي (Quorum Sensing) إن التحسس الجمعي للبكتريا يحفز بوجود جزيئات إشارية صغيرة قابلة للانتشار تتراكم مع زيادة الآهلة البكتيرية وتسمى المحفزات الذاتية (Autoinducers). هذا النظام يتضمن تكوين وتحرير وتحسس الجزيئات الإشارية. يعمل هذا النظام بأنواع مختلفة وفي مختلف أنواع البكتريا بضمنها تلك المسببة لأمراض الإنسان والنبات وبكتريا العقد الجذرية. توجد 4 أنواع على الأقل من هذا النظام أحدها ينظم العلاقة الجزيئية أو الاتصالات الإشارية بين البكتريا وخلايا الأحياء الحقيقية النواة حيث يتبادل التأثير بينهما ( 2007,Yang & Yang).

من الجزيئات الإشارية للتحسس الجمعي الأكثر شيوعا هي acylhomoserine lactones (AHLs) -N

الصيغة التركيبية لجزيئة N-acylhomoserine lactones

الجــذر R1 يمكن أن يكون H-، -OH أو O = و R2 يمكن أن يكون CH3-،

CH2)2-14CH3) أو CH2)5CH=CH (CH2)5CH3)-.

هذه الجزيئة تحتوي على حلقة Homoserine مرتبطة مع سلسلة Acyl متغيرة وهكذا تم تشخيص عدة انواع من هذه الجزيئات. يتم تحسس هذه الجزيئات الإشارية في سايتوبلازم البكتريا من قبل منشطات النسخ LuxRtype كما يحفز التحسس الجمعي بواسطة جزيئات غير N-acylhomoserine lactones تسمى non-AHL مثل Bradyoxetin في بكتريا العقد الجذرية Bradyrhizobium japonicum و(Pseudomonas Quinolone Signal (POS في البكتريا الممرضة للإنسان Pseudomonas aeruginosa و PAME) -3-hydroxypalmitic acid methyl ester (3-OH في البكتريا الممرضة للنبات Ralstonia solanacearum و Diffusable Signal Factor (DSF) في البكتريا الممرضة للنبات Xanthomonas campestris pv. Campestris.

هذه الجزيئات الإشارية يتم تحسسها بواسطة أنظمة منظمة ثنائية المكون Two (Component Regulatory Systems (2-CR وتتألف من بروتین Kinase متحسس ومنظم استجابة. إن شحة هذه الإشارات الجمعية يؤدي إلى انخفاض أو فقدان ضراوة البكتريا الممرضة وكذلك فاعلية بكتريا العقد الجذرية، ويسهم تنظيم الإشارات الجمعية بوسائل مختلفة في تحقيق العلاقة التوافقية بين البكتريا والنبات ( Soto et al., 2006 ).

الاتصالات الخلوية ضمن الآهلة البكتيرية

Cell-Cell Communication

within Bacterial Populations

تمكن الإشارات الجمعية من الاتصال بين خلية وخلية بكتيرية ضمن الأهلة نفسها من أجل تنسيق التعبير الجيني الذي هو ضروري لنمو البكتريا وتحقيق الإصابة. ومن هذه العمليات التنظيمية التي تقوم بها الإشارات الجمعية هي:

1. الانتقال من الطور الرمي إلى الطور الطفيلي عبر تعطيل وسائل السلوك الرمي مثل الحركة وتفعيل الأنشطة المطلوبة للإصابة والغزو مثل إنتاج السكريات المتعددة الخارجية كما يحصل في البكتريا الممرضة للنبات Ralstonia solanacearum و . Pseudomonas syringae pv. syringae

2. تكوين الأغشية الحيوية (Biofilms) على سطوح النبات وهي مطلوبة من أجل تعزيز علاقة البكتريا بالنبات هذا ما يحصل في البكتريا الممرضة للنبات X. campestris pv. campestris و Pantoca stewartiis.

3. تكوين العوامل المشتركة في غزو النبات وتشمل السكريات المتعددة الخارجية والإنزيمات المحللة الخارجية وإفراز المؤثرات (Effectors) مسيطر عليها بطريقة تعتمد على كثافة عدد الخلايا في البكتريا الممرضة للنبات. إن الإشارات الجمعية تسيطر على هذه المحددات لمنع الإنتاج المبكر للسكريات المتعددة التي يمكن أن تتداخل مع عمليات مهمة أخرى تسبق الغزو كالالتصاق بخلايا العائل.

فالطافرات في نظام الإشارات الجمعية من البكتريا الممرضة للنبات Pantoea stewartii subsp. stewartii و Mesorhizobium tianshanense تفشل في تحقيق التصاق طبيعي. ويجنب نظام الإشارات الجمعية البكتريا من المبالغة في التعبير عن عوامل الضراوة / التعايش والتي يمكن أن تكون محددة للبكتريا عند خلخلة الاستجابات الدفاعية للنبات قبل وصول أعداد البكتريا إلى كثافة تؤمن الإصابة الناجحة وكما موضح في الشكلين التالي.

في المقابل يستجيب النبات لجزيئات AHL البكتيرية ويفرق بين انواعها وتنتج جذوره جزيئات تموه على نظام التحسس الجمعي للبكتريا ( al., 2003 Mathesius er).

من المعروف ان العوامل المحددة لضراوة الممرض يمكن أن تكون وراثية أو كيموحيوية أو تركيبية والتي تمكنه من إحداث المرض.

إن العلاقة بين الممرض والعائل تكون حركية (دينامكية) حيث يحاول كل منهما تغيير فعاليات الآخر. والنتيجة في عملية الإصابة تعتمد على ضراوة الممرض وهي مقياس لدرجة الضرر الذي تحدثه في العائل ودرجة مقاومة أو حساسية العائل للإصابة والتي تعتمد على فاعلية آلياته الدفاعية (2002,Todar).

شكل 2: تنسيق التعبير الجيني لإصابة العائل وغزوه من قبل إشارات التحسس الجمعي (QS) وأنظمة ثنائية المكون (2-CR) المنظمة. إن تحسس جزيئات AHL (دائرة وذيل) من قبل منشطات النسخ نوع LuxR- (بيضوية سوداء) وجزيئات non-AHL (مثلثات سوداء) من قبل أنظمة 2R-C (مربعات بيضاء وسوداء) يسمح للبكتريا المهاجمة بتنسيق التعبير عن جينات مهمة لإصابة العائل وغزوه استجابة لكثافة الخلايا البكتيرية. كما أن تنظيم العوامل البكتيرية المطلوبة لتحقيق الإصابة يتم بواسطة أنظمة CR2 (مضلعات بيضاء ورمادية) والتي تنشط بواسطة الظروف البيئية السائدة أثناء الإصابة. السهام الداكنة تشير إلى الاستجابات المشتركة للبكتريا الممرضة وبكتريا العقد الجذرية بينما تشير السهام المتقطعة إلى استجابة أي منهما دون الآخر.

عن: (2006 ,.Sote et al)

شكل 3: يوضح المكونات البكتيرية المستخدمة في السيطرة على الاستجابات الدفاعية للنبات السكريات المتعددة السطحية (SPS) تتمكن من كبح التفاعلات الدفاعية للنبات المستحثة بوجود الجراثيم و / أو تعمل كغلاف واقي لحماية البكتريا من المركبات السامة. كما يتم كبح فعال للتفاعلات الدفاعية بواسطة مثبطات الإثيلين (ETin) التي تثبط الإثيلين (ET) وكذلك بواسطة عوامل الضراوة أنظمة الإفراز من نوع III و IV التي تنتج المؤثرات T3 و T4. وتحمي الأنظمة المضادة للأكسدة البكتريا ضد الأنواع الفعالة من جزيئات الأوكسجين (ROS)

عن (2006 ,.Soto et al)

إن عوامل ضراوة البكتريا يمكن أن تشفر بواسطة جينات الكروموسوم البكتيري أو بلازميد أو قافز (Transposon) أو DNA فايروس بكتيري (عائية Bacteriophage) مؤقت. العاملين الأخيرين يمكن أن يصبحا جزءا من الكروموسوم البكتيري (1999 ,Peterson).

وهكذا يمكن تلخيص عوامل الضراوة في البكتريا الممرضة وبكتريا العقد الجذرية بما يلي:

1- تكوين السكريات المتعددة السطحية (Surface Polysaccharids)

تلعب السكريات المتعددة السطحية دورا مهما في الإمراضية كما أشرنا سابقا وإن فقدان القدرة على تكوين السكريات المتعددة واطئة الوزن الجزيئي والسكريات المتعددة الدهنية أو ᵦ-glucans يفقد البكتريا القدرة على الإصابة.

معظم السكريات المتعددة الخارجية (EPS) التي تنتجها البكتريا X. campestris pv. campestris وربما غيرها من البكتريا هي صمغ الزانثان (Xanthan) وهو بوليمر سليلوزي لـ Dglucose) ((1-4 ذو سلاسل جانبية من سكريات ثلاثية. تم إثبات أن EPS هي من محددات الإمراضية في البكتريا .X. campestris pv campestris. فهذه الجزيئات تقنع الخلية البكتيرية لتمنع خلايا العائل من التعرف عليها ريثما تتمكن من التكاثر وغزو النسيج (2000,Alvarez).

تلعب السكريات المتعددة الدهنية (Lipopolysaccharides (LPS والتي تعرف بالسموم الخارجية في البكتريا الممرضة للحيوانات دورا مهما في الإمراضية. ومن غير المستبعد ان يكون لها دور مهم في إمراضية البكتريا المسببة لأمراض النبات حيث تم التعرف على 10 طافرات لها علاقة مع تخليق LPS في البكتريا .X. campestris pv. campestris (Qian et al., 2008).

2- إنتاج الإنزيمات والمواد المضادة للأكسدة(Antioxidants)

يشيع في البكتريا الممرضة وبكتريا العقد الجذرية وجود آليات كسح جزيئات الأوكسجين الفعالة بواسطة إنزيمات Catalase التي تحلل بيروكسيد الهيدروجين H₂O₂ وإنزيمات Superoxide dismutases التي تنبط جزيئات ₂O. كما تنتج البكتريا مواد مضادة للأكسدة مثل(cysteiny|glycine  -c-glutamyl-L) Tripeptide glutathione فجينوم البكتريا 8004 X. campestris pv. campestris يشفر لتسعة إنزيمات Glutathione S-transferase واثنين من إنزيمات Glutathione peroxidase وأربعة من إنزيمات Catalase تسهم في إبطال سمية هذه المركبات (et al., 2008 Qian).

3- تكوين مثبطات الإثيلين (Ethylene Inhibitors)

من المعروف ان الأثيلين من المركبات السامة للأحياء الدقيقة ويستخدم في دفاعات النبات ضد الإصابة بالفطريات والبكتريا.

تتمكن البكتريا الممرضة مثل Burkholderia andropogonis وبكتريا العقد الجذرية Bradyrhizobiunt elkani من أنتاج مثبط تكوين الإثيلين Rhizobitoxine ذو الصيغة الكيميائية amino-4-2-amino-3-hydropropoxy-trans-but-3-enoic -2] acid وإنزيم aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase- الذي يحلل المصدر المباشر للأثيلين.

4. أنظمة الإفراز نوع Type III Secretion Systems) III)

نظام الإفراز نوع III ويكتب اختصارا T₃SS هو نظام إفرازي لنقل المؤثرات البكتيرية مباشرة إلى سايتوبلازم خلايا الأحياء الحقيقية النواة والتي تسهل إمراضية أو تعايش البكتريا عن طريق التأثر الخصوصي مع التوصيل الإشاري والعمليات الخلوية الأخرى لخلية العائل. هذا النظام يسمح بالنقل السريع والفعال للمؤثرات البروتينية عبر حواجز الغشاء الخلوي وما بعده والغشاء الخارجي وطبقة السكريات المعقدة الدهنية وغشاء خلية العائل الحقيقي النواة في خطوة واحدة.

يتألف T₃SS من 3 مكونات تركيبية متميزة هي ماكنة إفرازية ثانوية وامتداد بشك إبرة وقناة ناقلة (Translocon) الماكنة الإفرازية النانوية عضي معقد يتكون من قاعدة وإبرة تتألف من 25 مكون وتسمى الحاقن (Injectisome) أو معقد الإبرة في الممرضات الحيوانية أو hrp (الحساسية المفرطة والإمراضية Hypersensitive Response and Pathogenicity) في الممرضات النباتية والتي تكون اطول من الأولى ( 2007,Yang & Yang)

هذه الأنظمة تشفر بواسطة تجمع جينات الحساسية المفرطة والإمراضية Hypersensitive Response and Pathogenicity) اختصارا (hrp) وهي ضرورية لضراوة البكتريا الممرضة في النباتات الحساسة وتضم 27 جينا على الأقل في حالة البكتريا Huang et al., 1995 : Charkowski Pseudomonas syringae pv.syringae1997 ,.et al ولتحفيز استجابة فرط الحساسية (Hypersensitive Response (HR)

في النباتات المقاومة أو غير العائلة (الشكل التالي) وعلى الرغم من الطبيعة العالية المحافظة والتجمع لهذه الجينات في البكتريا الممرضة للنبات، إلا أن تنظيم نسخها بتم باليات مختلفة. فهو يحصل بواسطة HrpB منشط النسخ شبيه AraC في البكتريا Ralstonia solanacearum وبواسطة HrpG وهو شبيه آخر لـ AraC والذي بدوره ينشط Hrpx الذي ينشط باقي جينات hrp في

البكتريا Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Hendrickson et al., 2000)

شكل 4: استجابة الحساسية المفرطة (HR) في 1 والمقاومة الجهازية المكتسبة (SAR) في 2 في أوراق نبات Arabidopsis

عن: (1997 .Baker et al)

يتم التعبير عن هذه الجينات استجابة للظروف البيئية التي تسود خلال الإصابة.

عند تماس البكتريا الممرضة مع خلية العائل تحقن أنظمة الإفراز نوع III بما يشبه الحقنة الجزيئية بروتينات بكتيرية أو مؤثرات في خلايا العائل مباشرة إذا كان النبات حساسا للإصابة تعمل هذه المؤثرات على تعطيل دفاعات العائل وتكييف فسلجة النبات بما يؤمن نمو البكتريا من خلال (احتوائها على إنزيمات مموهة تحاكي إنزيمات Phosphatases, Proteuses للعائل (2005 ,Mudget). أما في النباتات المقاومة فيكون لها تأثير اللاضراوة (Avirulence) حيث تحفز دفاعات النبات.

وكان قد أشير إلى وجود بروتينات AvrA في البكتريا Salmonella enterica  و Yopl  في البكتريا Yersinia pseudotuberculosis الممرضة للبائن وAvrRxv في البكتريا الممرضة للنبات Xanthomonas campestris pv. vesicatoria وجينات الضراوة للبكتريا Escherichia coli تنتج عن هذا النظام وتشترك في التتابع وتؤدي وظائف متشابهة (1997 ,.Hardt & Galan, 1997: Baker et al).

5. أنظمة الإفراز نوع Type IV Secretion Systems) IV)

هذه الأنظمة الناقلة المتعددة المكونات موجودة في البكتريا السالبة لصبغة كرام تسيطر على إفراز البروتينات والبروتينات النووية في أي نوع من الخلايا وفي وسط هذه الأنظمة مجموعة تشترك في آلية التزاوج (Conjugation) البكتيري التي تنشر البلازميدات ضمن الأهلات البكتيرية، لكن عددا من البكتريا الممرضة مثل Agrobacterium tumefaciens و Burkholderia cenocepacia  و Erwinia carotovora subsp. Afroseptica وغيرها والتي تمتلك جينات VirB تستخدم أنظمة الإفراز هذه في ضخ جزيئات المؤثرات في خلايا الأحياء الحقيقية النواة المستهدفة (الشكل 5) هذه يمكن أن تعطل دفاعات العائل وتشجع نمو البكتريا داخل خلاياه وحتى حثه على تكوين الاحتياجات الغذائية للبكتريا من أجل التمكن من الغزو (شكل 6) .(Bell et al., 2004; Cascales & Christie, 2003; Engledow et al., 2004)

شكل 5: مخطط توضيحي للتأثر المحدد بالتجربة بين البكتريا Xanthomonas campestris pv. ccampestris وخلية النبات العائل. المسارات الأيضية الأساسية موضحة بالخط السميك المسارات الأيضية المفترضة تم استنباطها بواسطة KEGG. الجينات البكتيرية ومنتجات الجينات المتعلقة بالإمراضية رتبت ضمن اطر ملونة الجينات التي شخصت بهذه الدراسة حددت باللون الأحمر اما الجينات المعروفة سابقا في هذه المجموعة من البكتريا فقد حددت باللون الأخضر (EPS) تعني السكريات المعقدة الخارجية؛ (FAAH) إنزيمات Hrp) , fatty acid _ hydroxylase) جينات فرط الحساسية والإمراضية، (LPS) السكريات المعقدة الدهنية، (ROS) أنواع الأوكسجين الفعالة؛ (R-protein) بروتينات جينات المقاومة؛ (Xps) إفراز بروتينات Xanthomonas

عن: (2008 ,.Qian et al)

شكل 6: نمو خلايا البكتريا Xanthomonas campestris (مؤشرة بالسهام الحمراء) داخل خلايا النبات

عن: (Microbewiki)

http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Xanthomonas

نمو البكتريا في النسيج المصاب

Growth of Bacteria in the Infected Tissue

معظم البكتريا الممرضة للنبات تتواجد داخل النبات في المسافات البينية ما بين الخلايا حيث تحصل على المواد الغذائية وتتضاعف خلال نموها تكون الخلايا البكتيرية كما في حالة البكتريا Erwinia amylovora وغيرها مواد هلامية تملا الفراغات البينية. مع زيادة نمو البكتريا وعدم إمكانية خروجها من الأنسجة المصابة ستولد ضغط على خلايا العائل المحيطة يعرف بضغط النمو (Growth Pressure). مع زيادة هذا الضغط يصبح امتصاص النمو البكتيري للماء أكثر صعوبة بسبب الأنسجة المعاكس الذي يرفع جهد الماء في النمو البكتيري. وهكذا سيعاني النمو البكتيري من فقدان الماء وبالتالي ستنخفض الزيادة في المادة الجافة للنمو البكتيري. وعليه سيصل ضغط النمو إلى قيمة قصوى. هذه القيمة يفترض أنها تساوي جهد الماء المتحقق ناقصا جهد الماء الأقصى المتولد عن المادة الجافة للنمو البكتيري بدون ضغط. وعليه فإن جهد الماء العالي في الظروف الرطبة يسمح بنشوء ضغط نمو قوي. ويمكن أن يزداد الضغط الميكانيكي حتى بدون زيادة الوزن الجاف للنمو البكتيري عند تعرضه لزيادة مفاجئة في جهد الماء نتيجة لتعرض النبات للمطر مثلا، حيث سيمتص النمو البكتيري الماء وينتفخ بقوة هذا ما ينتج عما يسمى بضغط الانتفاخ (Swelling Pressure) الذي يتسبب بجزئه الأكبر عن الهلام البكتيري وليس الخلايا البكتيرية. القيمة القصوى له تساوي Δ Ψ وهو الفرق في جهد الماء. هذا الضغط سيؤدي إلى انضغاط الخلايا اللينة لأنسجة العائل وتشويش أغشية الخلايا وتكوين تجويفات في النسيج المصاب ممتلئة بالهلام البكتيري. وينتج عن ذلك خروج النز البكتيري على سطوح الأنسجة المصابة بشكل قطرات أو أشرطة، بل انه يمكن أن يثقب النسيج الفليني الدفاعي وينشر البكتريا إلى أنسجة جديدة (1990 Schouten).