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Lexikon der Biologie: Agrobacterium

Agrobacterium s [von *agro –, griech. baktērion = Stäbchen], Gattung der Rhizobiaceae aus der Gruppe der gramnegativen aeroben Stäbchen und Kokken (α-Unterklasse der Proteobacteria). Die mit 1 (subpolar) oder 2–6 Geißeln beweglichen mesophilen Agrobakterien haben alle einen chemoorganotrophen Atmungsstoffwechsel (Chemoorganotrophie) und sind im Boden (Bodenorganismen) sowie in Pflanzengallen zu finden, besonders im Wurzelbereich (Rhizosphäre), wo sie um das 1000fache gegenüber der weiteren Umgebung konzentriert sind. Agrobacterium ist mit den schnell wachsenden Rhizobien (Knöllchenbakterien) verwandt, kann aber kein N2 (Stickstoff) fixieren. Die saprophytischen und phytopathogenen Formen ( vgl. Tab. ) haben eine weltweite Verbreitung, sind jedoch in gemäßigten Zonen stärker vertreten als in den Tropen. Der Anteil der phytopathogenen Arten im Boden beträgt zwischen 50% und weniger als 1%. Die saprophytischen Formen werden in Agrobacterium radiobacter zusammengefaßt. Wichtigste phytopathogene Art ist Agrobacterium tumefaciens, der Erreger von Wurzelhalsgallen und anderen Tumoren an vielen Kulturpflanzen (Kröpfe, Gallen). Die Pathogenität und Tumorbildung von Agrobacterium sind abhängig von großen extrachromosomalen DNA-Elementen (Tumor induzierendes Prinzip, TiP; Ti-Plasmide), die in die Pflanzenzelle übertragen und in das Pflanzengenom integriert werden, so daß ein späteres Abtöten der Bakterien die Tumorentwicklung nicht unterbindet. Durch die Bakteriengene entstehen Wucherungen. Außerdem wird der Stoffwechsel der Pflanze so umgesteuert, daß besondere Aminosäureverbindungen (Octopine, Nopaline) synthetisiert werden, die nur von den phytopathogenen Agrobakterien als Substrat genutzt werden können. Diese Form einer "natürlichen" genetischen Manipulation dient heute als Modell für eine kontrollierte Anwendung der Genübertragung, um neuere, bessere Nutzpflanzen hervorzubringen. Grundsätzlich ist es mit veränderten Ti-Plasmiden möglich, funktionsfähige Gene gezielt in die Pflanzenzelle zu übertragen, ohne daß eine Tumorbildung eintritt. So werden bereits modifizierte Ti-Plasmide als Vektoren zum Einschleusen von nützlichen Genen, z. B. für Resistenzeigenschaften, in Pflanzen verwendet. gentechnische Schädlingsbekämpfung, Gentechnologie, Ti-Plasmide, transgene Pflanzen.

G.S.

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