อโกรแบคทีเรียม

อโกรแบคทีเรียม  เป็นสกุลของแบคทีเรียแกรมลบที่ค้นพบโดย H. J. Conn ซึ่งใช้การถ่ายทอดยีนในแนวราบเป็นเหตุทำให้เกิดเนื้องอกในพืช "Agrobacterium tumefaciens" เป็นสายพันธุ์ที่ศึกษากันมากที่สุดในสกุลนี้ อโกรแบคทีเรียมเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับความสามารถในการถ่ายโอนดีเอ็นเอ ระหว่างตัวมันเองและพืช และด้วยเหตุนี้จึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับงานทางพันธุวิศวกรรม
อโกรแบคทีเรียมในสกุลนี้มีความแตกต่างกันมาก การศึกษาอนุกรมวิธานล่าสุดได้จัดประเภทใหม่ของ อโกรแบคทีเรียมไปสู่สกุลใหม่เช่น "Ahrensia", "Pseudorhodobacter", "Ruegeria" และ "Stappia" แต่ยังมีความเห็นขัดแย้งกันสำหรับชนิดพันธุ์ส่วนใหญ่ซึ่งได้รับการจัดประเภทเป็นชนิดในสกุล "Rhizobium"
การก่อโรคในพืช.
อโกรแบคทีเรียม ชนิดพันธุ์ "Agrobacterium tumefaciens" ทำให้เกิดโรคคราวน์กอลล์ (Crown gall) ในพืช โรคนี้มีลักษณะโดยการเจริญเติบโตเหมือนเนื้องอกหรือถุงน้ำดีบนพืชที่ติดเชื้อ ซึ่งมักจะอยู่ที่รอยต่อระหว่างรากและหน่อ ปุ่มปมถูกกระตุ้นโดยการถ่ายโอนคอนจูเกตของส่วนของสายดีเอ็นเอ (T-DNA) จากพลาสมิดของแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดปุ่มปม (Ti) ในอีกชนิดพันธุ์ที่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือ "Agrobacterium rhizogenes" ก็ชักนำให้เกิดปุ่มปมในราก และมีพลาสมิดของ Ri (Root-inducing) ซึ่งเป็นพลาสมิดที่แตกต่างกัน ถึงแม้ว่าอนุกรมวิธานของ อโกรแบคทีเรียม จะอยู่ภายใต้การแก้ไข แต่ก็สามารถสรุปได้ว่าในสกุลมี 3 Biovars คือชนิดพันธุ์ "Agrobacterium tumefaciens", "Agrobacterium rhizogenes" และ "Agrobacterium vitis" สำหรับสายพันธุ์ย่อยของ "Agrobacterium tumefaciens" และ "Agrobacterium rhizogenes" นั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถเป็นที่อยู่ของ Ti หรือ Ri-plasmid ได้ในขณะที่สายพันธุ์โดยทั่วไปของ "Agrobacterium vitis" (จำกัดเฉพาะที่พบในเถาองุ่น) สามารถเป็นที่อยู่ของ Ti-plasmid เท่านั้น ขณะเดียวกันสายพันธุ์ที่ไม่ใช่อโกรแบคทีเรียม ที่ถูกแยกออกจากตัวอย่างแวดล้อมก็สามารถเป็นที่อยู่ของ Ri-plasmid ได้ ในขณะที่การศึกษาในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ที่ไม่ใช่อโกรแบคทีเรียม ยังสามารถเป็นที่อยู่ของ Ti-plasmid ด้วย แต่อโกรแบคทีเรียมสายพันธุ์แวดล้อมบางสายพันธุ์ไม่มีทั้ง Ti และ Ri-plasmid ทำให้สายพันธุ์เหล่านี้มีความสามารถก่อโรคได้ต่ำ
พลาสมิด T-DNA นั้นถูกรวมเข้าแบบกึ่งสุ่มเข้าไปในจีโนมของเซลล์เจ้าบ้าน และยีนกำหนดสัณฐานวิทยาของปุ่มปมบน T-DNA นั้นแสดงออกมา ทำให้เกิดการสร้างปุ่มปม สำหรับ T-DNA ที่นำพายีนของเอนไซม์สำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพในการผลิตกรดอะมิโนที่ผิดปกตินั้นโดยทั่วไปจะเป็น Octopine หรือ Nopaline ยังมียีนสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของฮอร์โมนพืชคือ ออกซินและไซโตไคนิน และสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ Opine ซึ่งจัดหาแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนสำหรับแบคทีเรีย ซึ่งจุลินทรีย์ชนิดอื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้ได้ ทำให้อโกรแบคทีเรียมเป็นชนิดที่ถูกคัดสรรให้ได้รับประโยชน์ดังกล่าว จากการปรับสมดุลฮอร์โมนในเซลล์พืชทำให้การแบ่งเซลล์เหล่านั้น ไม่สามารถควบคุมได้โดยพืชและก่อให้เกิดปุ่มปม อัตราส่วนของออกซินต่อไซโตไคนินที่ผลิตโดยยีนของปุ่มปมกำหนดลักษณะสัณฐานวิทยาของปุ่มปม (ลักษณะคล้ายรากที่ไม่เป็นระเบียบหรือยอดอ่อนที่ไม่เป็นระเบียบ)
องค์ประกอบในจีโนมของอโกรแบคทีเรียม.
พลาสมิดที่เหนี่ยวนำให้เกิดเนื้องอก Tumor inducer plasmid (Ti plasmid), พลาสมิดที่เหนี่ยวนำให้เกิดราก Root inducer plasmid (Ri plasmid)
พลาสมิด Ti.
มีขนาด 200-800 กิโลเบส ประกอบด้วย 
พลาสมิด Ri.
มีความสนใจในการพัฒนาพืชที่ถูกโคลนด้วยพาหะที่มีพื้นฐานมาจากพลาสมิด Ri ของ "A. rhizogenes" พลาสมิด Ri และ Ti เหมือนกันมากแต่ที่ต่างกันคือการถ่ายทอดพลาสมิด Ri ไปสู่พืชไม่ทำให้เกิดปุ่มปมแต่จะทำให้เกิดปุ่มปมแต่จะทำให้เกิดรากฝอยขึ้นแทน มีความเป็นไปได้ในการเลี้ยงรากที่ได้รับการถ่ายยีนให้มีปริมาณมากในอาหารเหลว เพื่อที่จะนำไปสกัดโปรตีนที่ผลิตจากยีนที่ต้องการในปริมาณสูงได้
ข้อจำกัดของการโคลนด้วยพลาสมิด "A. tumefaciens".
ธรรมชาติของ "A. tumefaciens" และ "A. rhizogenes" จะบุกรุกเฉพาะพืชใบเลี้ยงคู่เท่านั้นส่วนพืชใบเลี้ยงเดี่ยวไม่ใช่เจ้าบ้าน และปัญหาอีกประการคือการพัฒนาเป็นพืชที่สมบูรณ์จากโปรโทพลาสต์ หรือจากเซลล์เพาะเลี้ยงทำได้ยากและจำกัดในพืชบางชนิด ความยากง่ายของการเจริญเป็นต้นขึ้นอยู่กับชนิดของพืช และที่พัฒนาได้ยากก็คือพืชใบเลี้ยงเดี่ยว
การติดเชื้อในมนุษย์.
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะพบว่าเป็นการติดเชื้อในพืช อโกรแบกทีเรียมสามารถเป็นสาเหตุของการติดเชื้อฉวยโอกาสในมนุษย์ที่มีระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอ แต่ไม่ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นเชื้อก่อโรคในบุคคลที่มีสุขภาพดี หนึ่งในกรณีแรก ๆ ของโรคในมนุษย์ที่เกิดขึ้นโดยมีส่วนร่วมของ "Agrobacterium radiobacter" ถูกรายงานโดย J. R. Cain ในสกอตแลนด์ (พ.ศ. 2531) การศึกษาในภายหลังชี้ให้เห็นว่า อโกรแบคทีเรียม เชื่อมต่อและเปลี่ยนพันธุกรรมในของเซลล์มนุษย์หลายชนิดโดยการรวม T-DNA ของมันเข้ากับจีโนมของเซลล์มนุษย์ การศึกษาดำเนินการโดยใช้เนื้อเยื่อของมนุษย์ที่ได้รับการเพาะเลี้ยงและไม่ได้ข้อสรุปใด ๆ ว่าเกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางชีวภาพในธรรมชาติ
การใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ.
ความสามารถของ อโกรแบคทีเรียม ในการถ่ายโอนยีนไปยังพืชและเชื้อราถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งพันธุวิศวกรรม ในการปรับปรุงพืชโดยใช้พลาสมิด Ti หรือ Ri ที่ดัดแปลงแล้ว พลาสมิดจะทำการ 'ปลดอาวุธ' โดยการลบยีนที่ก่อให้เกิดปุ่มปมเนื้องอก ส่วนที่สำคัญเพียงอย่างเดียวของ T-DNA คือยีนบริเวณขอบขนาดเล็ก (25 คู่ฐาน) สองส่วน ซึ่งอย่างน้อยหนึ่งส่วนนั้นจำเป็นสำหรับการแปลงสภาพพืช ยีนที่จะถูกนำเข้าไปในพืชนั้นจะถูกโคลนเข้าไปในเวกเตอร์การแปลงของพืชที่มีบริเวณ T-DNA ของพลาสมิดที่ปลดอาวุธพร้อมกับเครื่องหมายที่สามารถเลือกได้ (เช่นการดื้อยาปฏิชีวนะ) เพื่อให้สามารถเลือกพืชที่ประสบความสำเร็จ พืชมีการปลูกบนวัสดุที่มีการใช้ยาปฏิชีวนะตามหลังการแปลงสภาพ และพืชที่ไม่มี T-DNA รวมอยู่ในจีโนมจะตาย วิธีอื่นคือการกรองแบบ Agroinfiltration 
การเปลี่ยนแปลงด้วย อโกรแบคทีเรียม สามารถทำได้หลายวิธี โปรโตพลาสต์หรือชิ้นตัดของแผ่นใบสามารถเพาะฟักด้วย อโกรแบกทีเรียม และพืชที่สมบูรณ์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช หรือในการกรองเชื้อแบคทีเรีย อโกรแบคทีเรียม อาจถูกฉีดเข้าเนื้อเยื่อใบของพืชโดยตรง วิธีนี้จะเปลี่ยนเฉพาะเซลล์เมื่อสัมผัสกับแบคทีเรียทันที และส่งผลให้เกิดการแสดงออกชั่วคราวของพลาสมิดดีเอ็นเอ
อโกรอินฟิวเตรชัน (Agroinfiltration) หรือการแทรกซึมผ่านการกรอง ใช้ทั่วไปในการดัดแปลงพืชตระกูลยาสูบ ("Nicotiana") ซึ่งระเบียบวิธีปกติที่ใช้ในการดัดแปลงสำหรับพืชในวงศ์ผักกาด (สกุล "Arabidopsis") เป็นวิธีการจุ่มส่วนของดอกไม้ โดยช่อดอกจะจุ่มลงในสารแขวนลอยที่มีอโกรแบคทีเรียม และแบคทีเรียจะเปลี่ยนสายพันธุกรรมของเซลล์ที่ทำให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง เมล็ดนั้นจะสามารถคัดกรองสำหรับการต้านทานยาปฏิชีวนะ (หรือคัดกรองสำหรับเครื่องหมายอื่นที่สนใจ) และพืชที่ไม่ได้รวมดีเอ็นเอพลาสมิดจะตายเมื่อสัมผัสกับสภาวะที่เหมาะสมของยาปฏิชีวนะ
อโกรแบทีเรียม ไม่ได้แพร่เชื้อในพืชทุกชนิด แต่มีเทคนิคที่มีประสิทธิภาพหลายประการสำหรับการดัดแปลงพืชรวมถึงปืนยิงยีน (Gene gun)
อโกรแบคทีเรียม ได้รับการขึ้นทะเบียนว่าเป็นเวกเตอร์ที่ถ่ายโอนสารพันธุกรรมไปยังสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) ของสหรัฐอเมริกา เช่น
การดัดแปลงของเชื้อราโดยใช้อโกรแบคทีเรียมนั้น ใช้เพื่อการวิจัยเป็นหลัก และทำตามวิธีการที่คล้ายคลึงเช่นเดียวกับการดัดแปลงของพืช ระบบพลาสมิด Ti ได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อรวมองค์ประกอบของดีเอ็นเอสำหรับการดัดแปลงสายพันธุ์ของเชื้อราตามที่ต้องการ ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการบ่มร่วมของ อโกรแบคทีเรียม สายพันธุ์ที่มีพลาสมิดกับสายพันธุ์ของเชื้อราเหล่านี้
จีโนมิกส์.
การหาลำดับจีโนมของ อโกรแบคทีเรียม หลายชนิด เป็นโอกาสให้ทำการศึกษาประวัติวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ และได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับยีนและระบบที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรค การควบคุมทางชีวภาพ และการอยู่ร่วมกันแบบสมชีพ (Symbiosis) การค้นพบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ ความเป็นไปได้ที่โครโมโซมกำลังพัฒนาจากพลาสมิดหลายชนิดในแบคทีเรียเหล่านี้ การค้นพบอีกอย่างหนึ่งก็คือ โครงสร้างของโครโมโซมที่หลากหลายในกลุ่มนี้ดูเหมือนจะสามารถรองรับการใช้ชีวิตแบบการอยู่ร่วมกัน และแบบที่ทำให้เกิดโรค การหาลำดับจีโนมของชนิดพันธุ์อโกรแบคทีเรียม ที่สำเร็จและเผยแพร่แล้วยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้มีข้อมูลเชิงลึกอย่างมีนัยสำคัญในกลไก และประวัติการวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับพืชกลุ่มนี้
ประวัติ.
มาร์ก ฟัน มงตากู (Marc Van Montagu) และ โยเซฟ สเคลล์ (Jozef Schell) จากมหาวิทยาลัยเคนต์  ในเบลเยียม ค้นพบกลไกการถ่ายโอนยีนระหว่าง อโกรแบคทีเรียมและพืช ซึ่งส่งผลให้เกิดการพัฒนาวิธีการเปลี่ยนอโกรแบคทีเรียม ให้เป็นระบบการนำส่งที่มีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการพันธุวิศวกรรมในพืช ทีมนักวิจัยนำโดยดร. แมรี-เดลล์ ชิลตัน เป็นทีมแรกที่แสดงให้เห็นว่ายีนที่ก่อโรคสามารถนำออกได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถของอโกรแบคทีเรียม ในการแทรกดีเอ็นเอของตัวเองลงในจีโนมของพืช (พ.ศ. 2526)