BAKTERIOFAGI KAO BIOLOŠKI AGENSI U ZAŠTITI BILJA

Bakteriofagi kao biološki agensi u zaštiti bilja

Suzbijanje fitopatogenih bakterija predstavlja

veliki izazov u poljoprivrednoj praksi, naročito u

uslovima pogodnim za nastanak i širenje infekcije.

Najnovija istraživanja ukazuju na mogućnost

primene bioloških agenasa, u čiju grupu izmedju

ostalog, spadaju i bakteriofagi.

Bakteriofagi kao biološki agensi u zaštiti bilja

Twort, 1915. uočio da se neke kulture bakterija

razgradjuju, tj. da “nestaju “ i da se “ tope “.

d'Herelle je 1917. godine otkrio ''bolest'' bakterija koja se

moze preneti i posle filtriranja, i stoga pretpostavio da je

uzrok pojave virus koga je nazvao bakteriofagom

Sta su to bakteriofagi?

virusi koji zaražavaju bakterije

(žderači bakterija )

Mogu biti različitog sastava, gradje i oblika

čestica faga se sastoji iz

glave i repa

u glavi se nalazi nukleinska

kiselina

na repu se razlikuju:

- vrat

- telo

- bazalna ploča

- repne fibrile

Virion: infektivna forma virusa, tj. zrela virusna

čestica, koja je sposobna da inficira ćeliju domaćina.

Sadrži nukleinsku kiselinu (DNK ili RNK), koja je

obavijena proteinskim omotačem (kapsid)

Kapsid se sastoji od proteinskih podjedinica kapsomera,

koje su izgradjene od jednog ili više tipova proteina

Karakteristike faga

odsustvo razmene materije izvan bakterijske ćelije

umnožavanje samo u ćeliji domaćina

visok stepen specifičnosti prema domaćinu

nukleoproteinska gradja čestica

podudarnost sa virusima u pogledu veličine

lizogena osobina

Fagi imaju dva alternativna životna ciklusa

1. LITIČKI 2. LIZOGENI

Životni ciklus litičkih faga sastoji se

iz više faza:

1. adsorpcija

2. prodiranje

3. biosinteza

4. razaranje

5. oslobadjanje

U prvoj fazi dolazi do adsorpcije faga

na ćeliju, tj. fag se priljubljuje svojim repnim

delom za površinu bakterijske ćelije

Adsorpciju omogućavaju

reaktivne grupe kapsida,

pomoću kojih virus pronalazi

osetljivo mesto na površini

bakterijske ćelije i veže se

za njega

Bakteriofag enzimima

razlaže zid bakterije,

praveći otvor, kroz koju

zatim ubacuje svoju

nukleinsku kiselinu

Nekoliko minuta posle prodora faga u bakteriju,

pod dejstvom virusne DNK, inficirana bakterijska

ćelija sintetiše materije potrebne za stvaranje

novih čestica faga

U sledećoj fazi dolazi do razaranja bakterijske

ćelije i oslobađanja čestica faga

raspadanjem ćelije završava se proces umnožavanja

faga

iz jedne bakterijske ćelije nastane 10 – 300 čestica

bakteriofaga

umnožavanje faga se razlikuje od razmnožavanja žive

ćelije tj. umnožavanje se ne dešava deobom, već putem

sinteze

LIZOGENI CIKLUS

umereni fag ne izaziva lizis ćelije već se

redukuje u stanje profaga (genetska materija

faga)

bakterija koja nosi profag se naziva lizogena

bakterija

pri nepovoljnim uslovima može doći do

oslobađanja fagne DNK iz genoma bakterije i

otpočinjanja litičkog ciklusa

Primena bakteriofaga

Mogu se izolovati iz svakog mesta gde se

bakterija nalazi (zemlja, voda, biljke, životinje i

ljudsko telo... )

Umnožavaju se dok postoji bakterija - domaćin i

brzo se razgrađuju kada je domaćin odsutan

Netoksični su i mogu se koristiti kada hemijska

sredstva nisu dozvoljena, kao što je slučaj u

organskoj proizvodnji

Primena bakteriofaga

eliminišu ciljnu bakteriju, bez štetnog delovanja

na druge organizme u životnoj sredini

proizvodnja preparata faga ne zahteva visoke

troškove kao ni posebnu opremu

preparati se mogu čuvati duži niz godina

Primena bakteriofaga

Osim pozitivnih aspekata primene bakteriofaga, sa pažnjom treba proučavati i moguće negativne posledice njihove upotrebe. Naročito treba obratiti pažnju na:

pojavu rezistentnih sojeva bakterija, kao posledica mutacije

pojavu gubitka patogenosti faga usled uticaja spoljašnje sredine

pojedini fagi mogu da predstavljaju opasnost za korisne sojeve bakterija u prehrambenoj industriji i neke simbiotske bakterije

U zoni rizosfere:

Brzina širenja faga kroz neujednačeni sastav zemljišta

Imobilizacija faga biofilmom u supstratu

Adsorpcija od strane zemljišnih čestica

Niska pH vrednost supstrata

Fizičke prepreke

U zoni filosfere:

UV zračenje

Isušivanje

Temperatura

Kišne kapi

pH vrednost sredine

Pesticidi na površini lista

19

Faktori koji utiču na primenu faga

Noviji načini primene: • Formulacija

• H-mutanti

• Nepatogene bakterije kao nosioci faga

• Integracija sa drugim vidovima biološke zaštite

20

Bakteriozna plamenjača kruške Bakteriozna pegavost paradajza

Primena faga u zaštiti bilja

BAKTERIOFAGI KAO BAKTERICIDI U ZAŠTITI

BILJA

• avi. Ralstonia solanacearum + fag (Tanaka i sar.,

1990)

• Litički fagi + Pantoea aglomerans (Svircev i sar.,

2006)

• Formulisani h-mutant fagi + aktivatori

otpornosti + Cu-Mz (Obradović i sar., 2004,

2005; Jones i sar., 2007)

21

BAKTERIOFAGI KAO BAKTERICIDI U ZAŠTITI

BILJA

• Jones J. B., Jackson L. E., Balogh B., Obradović A., Iriarte F. B., Momol

M. T. (2007): Bacteriophages for plant disease control.

Annual Review of Phytopathology, 45: 245-262.

22

BAKTERIOFAGI KAO BAKTERICIDI U ZAŠTITI

BILJA

Obradović A., Jones J.B., Momol M.T., Balogh B., Olson S.M. (2004):

Management of Tomato Bacterial Spot in the Field by Foliar Applications

of Bacteriophages and SAR Inducers. Plant Disease, 88: 736-740.

- Način primene

- Integracija

- Uticaj na prinos

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

AU

DP

C

UTC Cu-Mz ASM ASM +

Harpin

ASM +

Cit7

Harpin Phage Phage

+ Cu-

Mz

Phage

+ ASM

Phage

+ ASM

+

Harpin

Phage

+ ASM

+ Cit7

Phage

+

Harpin

Treatments

A A

B B B BC CD

D D D D D

23

24

Biopesticid sadrži fage specifične za

Xanthomonas campestris pv.

vesicatoria i Pseudomonas syringae

pv. tomato

2005 je u SAD-u registrovan prvi preparat koji

sadrži fage (AgriPhage™)

(http://www.omnilytics.com/products/agriphage)

PREPARAT

BIOLOGIJA BAKTERIOFAGA PRIRODNIH NEPRIJATELJA

Xanthomonas spp. PATOGENA PAPRIKE

Dr Katarina Gašić,

25

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60

Log 1

0 P

FU

/ml

Vreme (dani)

Neformulisani

Formulisani

UV svetlo/mrak

Postignut je efekat sličan streptomicinu

26

Pantoea agglomerans – antagonistički efekat

Fagi liziraju obe vrste P. agglomerans i Erwinia amylovora, prouzrokovača

bakteriozne plamenjače

INTEGRACIJA FAGA SA DRUGIM BIOLOŠKIM

AGENSIMA