Efectele sterilizării suprafeței semințelor de orez cu hipoclorit asupra Burkholderia inoculată
Abstract
Utilizarea sărurilor de hipoclorit pentru dezinfectare datează de la mijlocul secolului al XVIII-lea. Din acel moment, clorarea a fost cel mai utilizat tratament bactericid pentru dezinfectarea convențională a apei potabile municipale pentru prevenirea bolilor epidemice, cum ar fi holera și tifoida, și este în continuare cea mai utilizată metodă de dezinfectare a apei (18). Hipocloritul este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit ca dezinfectant pentru uz casnic, precum și în fabricile de procesare a alimentelor pentru a elimina contaminanții de suprafață care pot modifica calitatea alimentelor sau pot duce la boli de origine alimentară (2, 3, 23, 29).
Se știe că hipocloritul este un agent foarte eficient pentru uciderea bacteriilor; chiar și concentrațiile micromolare sunt suficiente pentru a reduce semnificativ populațiile bacteriene (27). Cu toate acestea, se știe puțin despre mecanismele exacte ale uciderii bacteriene de către acest dezinfectant. Când sunt diluate în apă, sărurile de hipoclorit utilizate [NaOCl, Ca (OCl) 2, LiOCl și KOCl] conduc la formarea HOCl, a cărei concentrație este corelată cu activitatea bactericidă (27). Uciderea bacteriană prin HOCl se poate datora cel puțin parțial deteriorării letale a ADN-ului (13, 42). Cu toate acestea, HOCl în sine este atât de reactiv încât este puțin probabil să pătrundă în celule și să ajungă la ADN; mai degrabă, se pare că activitatea bactericidă se datorează formării de produse secundare, deoarece acidul hipocloros reacționează avid cu o mare varietate de compuși subcelulari (membrane, proteine etc.) (10, 18). În special, HOCl reacționează cu NH4 + și aminele organice pentru a forma cloramine foarte toxice, care sunt, de asemenea, compuși puternici de oxidare și clorurare și care ar putea fi agenții de ucidere. Aceste cloramine sunt specii foarte difuzibile care pot pătrunde în celule prin membrane și pot reacționa cu componentele intracelulare, inclusiv ADN (10, 32, 33, 35).
În studiile privind interacțiunile plante-bacterii, este uneori necesară utilizarea modelelor monoxenice în care o plantă sterilizată la suprafață este asociată cu o tulpină bacteriană. Agenții oxidativi precum înălbitorul de uz casnic, care este compus din hipoclorit de sodiu, sunt agenții cei mai frecvent utilizați pentru sterilizare. Semințele sunt clătite înainte de inocularea bacteriană. În această situație paradoxală, dezinfectantul este de așteptat să fie suficient de puternic pentru a ucide toți contaminanții și suficient de ușor pentru a permite colonizarea ulterioară de către un microorganism inoculat.
În cursul unui studiu al interacțiunilor dintre orez și bacteria care promovează creșterea plantelor Burkholderia vietnamiensis TVV75 (37), am abordat întrebarea dacă sterilizarea suprafeței semințelor prin dezinfectanți oxidativi este inofensivă. Am testat un tratament utilizat în mod obișnuit, în care H2O2 și hipocloritul sunt combinate și au atât efect bactericid, cât și efect fungicid, dar fără efect asupra germinării cariopsei (29).
Efectele au fost caracterizate pe baza comportamentului celulelor inoculate la diferite niveluri, inclusiv capacitatea de creștere (număr CFU), starea fiziologică a supraviețuitorilor (respirație) și efectul genotoxic (mutageneză). Am cuantificat două mutații, una care conferă rezistență la rifampicină și una care conferă rezistență la acid nalidixic și am studiat următoarele ținte clasice ale acestor mutații: pentru rezistența la rifampicină, o regiune centrală scurtă conservată a rpoB care codifică subunitatea ARN polimerază β (7, 19, 34, 41); și pentru rezistența la acid nalidixic, o regiune mică la capătul 5 ′ al gyrA, așa-numita regiune determinantă a rezistenței la chinolone (QRDR) (această regiune este foarte conservată în toate gyraze bacteriene cunoscute, iar mutațiile Nal r afectează echivalentul reziduurilor de aminoacizi la Ala-67 prin Gln-106 codificat de gena Escherichia coli [44]).
În acest studiu, am constatat că utilizarea hipocloritului pentru dezinfectarea semințelor de orez stresează puternic inoculul bacterian și că bacteriile supraviețuitoare au o sarcină mutațională crescută.