Bacillus thuringiensis

Uprawa Bacillus thuringiensis w agarze krwi, po 48 godzinach w 37 ° C

Co to jest Bacillus thuringiensis?

Bacillus thuringiensis Jest to bakteria, która należy do szerokiej grupy bakterii pozytywnych Grama, niektóre patogenne i inne całkowicie nieszkodliwe. Jest to jedna z bakterii, które były najbardziej badane ze względu na to, jak przydatne rolnictwo jako naturalny pestycyd.

Ta użyteczność polega na tym, że ta bakteria ma osobliwość produkcji podczas kryształów fazy sporulacji, które zawierają białka, które okazują się toksyczne dla niektórych owadów, które stanowią prawdziwe szkodniki dla upraw.

Jedne z najwybitniejszych cech Bacillus thuringiensis Istnieje jego wysoka swoistość, bezpieczeństwo dla ludzi, roślin i zwierząt, a także minimalny opór.

Te atrybuty pozwoliły mu ustawić się jako jedna z najlepszych opcji leczenia i kontroli szkodników, które spustoszyły uprawy.

Satysfakcjonujące stosowanie tej bakterii stało się widoczne w 1938 r., Kiedy pojawił się pierwszy pestycyd z zarodnikami. Stamtąd historia była długa i przez nią została ratyfikowana do Bacillus thuringiensis jako jedna z najlepszych opcji podczas kontrolowania szkodników rolnych.

Taksonomia Bacillus thuringiensis

Klasyfikacja taksonomiczna Bacillus thuringiensis Jest:

Domena: Bakteria

Krawędź: Firmicutes

Klasa: Bacilli

Zamówienie: Bacillale

Rodzina: Bacillaceae

Płeć: Bakcyl

Gatunek: Bacillus thuringiensis

Morfologia Bacillus thuringiensis

Są to bakterie, które są ukształtowane zaokrąglonymi końcami. Prezentują wzór upiornikowy, z Placgami rozmieszczonymi na powierzchni komórki.

Ma wymiary o długości 3-5 mikronów na 1-1,2 mikronów. W swoich uprawach eksperymentalnych obserwuje się kolonie okrągłe o średnicy 3-8 mm, o regularnych krawędziach i pojawieniem się „szklanego szklanego”.

Obserwowane jest w mikroskopie elektronicznym, obserwowane są typowe wydłużone komórki, połączone w krótkich łańcuchach.

Ten rodzaj bakterii wytwarza zarodniki, które mają charakterystyczny kształt elipsoidalny i znajdują się w środkowej części komórki, nie powodując jego deformacji.

Ogólne cechy Bacillus thuringiensis

Przede wszystkim, Bacillus thuringiensis Jest to bakteria pozytywna Grama, co oznacza, że ​​podczas przechodzenia procesu barwienia gramu nabywa fioletowe zabarwienie.

Podobnie jest to bakterie charakteryzujące się jego zdolnością do kolonizacji różnych środowisk. Możliwe było wyodrębnienie go we wszystkich rodzajach gleb. Ma szeroki rozkład geograficzny, który nawet znaleził na Antarktydzie, jedno z najbardziej wrogich środowisk na planecie.

Przedstawia aktywny metabolizm, zdolny do fermentacji węglowodanów, takich jak glukoza, fruktoza, ryboza, maltoza i treal. Może również hydrolizować skrobię, żelatynę, glikogen i N-acetylo-glukozamina.

W tej samej kolejności pomysłów, Bacillus thuringiensis Jest to pozytywna katalaza, zdolna do rozbicia nad nadtlenkiem wodoru w wodzie i tlenu.

Może ci służyć: Nocardia

Kiedy został uprawiany w średnim angaracie, zaobserwowano wzór hemolizy beta, co oznacza, że ​​ta bakteria jest w stanie całkowicie zniszczyć erytrocyty.

Jeśli chodzi o wymagania środowiskowe dotyczące wzrostu, wymaga zakresów temperatury od 10-15 ° C do 40-45 ° C. Podobnie jego optymalne pH wynosi od 5,7 do 7.

Bacillus thuringiensis Jest to ścisła bakteria tlenowa. Musi być koniecznie w środowisku o szerokiej dostępności tlenu.

Charakterystyczna cecha Bacillus thuringiensis jest to, że podczas procesu sporulacji generuje kryształy utworzone przez białko znane jako toksyna delta. W ramach tych dwóch grup zostały zidentyfikowane: Cry i CYT.

Ta toksyna jest w stanie wygenerować śmierć niektórych owadów, które stanowią prawdziwe szkodniki dla różnych rodzajów upraw.

Koło życia

B. thuringiensis Przedstawia cykl życia z dwiema fazami: jeden z nich charakteryzuje się wzrostem wegetatywnym, drugi. Pierwszy z nich występuje w sprzyjających warunkach rozwoju, takich jak środowiska bogate w składniki odżywcze; drugi w niekorzystnych warunkach, z niedoborem podłoża pokarmowego.

Larwy owadów, takie jak motyle, chrząszcze lub muchy, między innymi, karmiąc liście, owoce lub inne części rośliny, mogą spożywać bakterie B. thuringiensis.

W przewodzie pokarmowym owada, ze względu na jego charakterystykę alkaliczną, krystalizowane białko bakterii jest rozpuszczane i aktywowane.

Białko wiąże się z odbiornikiem w komórkach jelitowych owada, tworząc porę, która wpływa na równowagę elektrolityczną, powodując śmierć owada.

Zatem bakterie wykorzystują martwe tkaniny owadów do żywności, mnożenia i tworzenia nowych zarodników, które zarażą nowych gości.

Toksyna

Toksyny produkowane przez B. thuringiensis Mają wysoce specyficzne działanie u bezkręgowców i są nieszkodliwe u kręgowców. Wtrącenia parasporales B. thuringensis Mają różne białka o różnorodnej i synergistycznej aktywności.

B. thuringienisis Ma różnorodne czynniki wirulencji, które obejmują, oprócz endotoksyn Cry i CYT, niektóre egzotoksyny alfa i beta, chitynazy, enterotoksyny, fosfolipazy i hemolizyny, które zwiększają ich wydajność jako entomopatogen.

Toksyczne kryształy białka B. thuringiensis Są one degradowane w glebie przez działanie drobnoustrojów i mogą być denaturowane przez występowanie promieniowania słonecznego.

Zastosowania w kontroli szkodników

Potencjał entomopatogenowy Bacillus thuringiensis Jest bardzo wykorzystywany od ponad 50 lat ochrony upraw.

Dzięki rozwojowi biotechnologii i postępów w tym możliwe było wykorzystanie tego toksycznego efektu na dwóch drogach głównie: opracowanie pestycydów stosowanych bezpośrednio w uprawach i tworzenie transgenicznych żywności.

Może ci służyć: flagelina: struktura i funkcje

Mechanizm działania toksyny

Aby zrozumieć znaczenie tej bakterii w kontroli szkodników, ważne jest, aby wiedzieć, jak jest atak toksyny w organizmie owadów.

Jego mechanizm działania jest podzielony na cztery etapy:

Rozpuszczenie i obróbka protoksyn Cry

Kryształy połknięte przez larwę owadów rozpuszczają się w jelicie. Przez działanie obecnych proteaz przekształcają się w aktywne toksyny. Te toksyny przechodzą przez SO -podskórną błonę perytrofową (błona ochrony komórek nabłonka jelitowego).

Związek do odbiorców

Toksyny wiążą się z określonymi miejscami znajdującymi się w mikroidingach komórek jelitowych owada.

Wstawienie do membrany i tworzenia porów

Białka Cry są wstawiane do błony i powodują całkowite zniszczenie tkanki poprzez tworzenie kanałów jonowych.

Citoliza

Śmierć komórek jelitowych. Odbywa się to poprzez kilka mechanizmów, z których najbardziej znanym jest cytoliza osmotyczna i inaktywacja układu, która utrzymuje równowagę pH.

Bacillus thuringiensis i pestycydy

Po udowodnieniu toksycznego działania białek wytwarzanych przez bakterie, zbadano jego potencjalne zastosowanie w kontroli szkodników w uprawach.

Istnieje wiele badań, które zostały przeprowadzone w celu ustalenia właściwości pestycydów toksyny wytwarzanych przez te bakterie.

Z powodu pozytywnych wyników tych badań, Bacillus thuringiensis Stał się najczęściej stosowanym biologicznym środkiem owadobójczym do kontrolowania szkodników, które uszkadzają i negatywnie wpływają na różne uprawy.

Bioinsektycydy na podstawie Bacillus thuringiensis Ewoluowali z czasem. Od pierwszych, które zawierały tylko zarodniki i kryształy, po te znane jako trzecie pokolenie, które zawierają rekombinowane bakterie, które wytwarzają toksynę BT i mają zalety, takie jak dotarcie do tkanek roślinnych.

Znaczenie toksyny wytwarzanej przez tę bakterię polega na tym, że jest ona nie tylko skuteczna przeciwko owadom, ale także przeciwko innym organizmom, takim jak nicienie, pierwotniaki i trematody.

Ważne jest, aby wyjaśnić, że ta toksyna jest całkowicie nieszkodliwa w innych rodzajach żywych istot, takich jak kręgowce, grupa, do której należy człowiek. Wynika to z faktu, że wewnętrzne warunki układu trawiennego nie są odpowiednie do jego proliferacji i skutku.

Bacillus thuringiensis i transgeniczne pokarmy

Dzięki postępom technologicznym, zwłaszcza rozwojowi rekombinowanej technologii DNA, możliwe było tworzenie roślin genetycznie odpornych na efekt owadów, które powodują spustoszenie w uprawach.

Rośliny te są ogólnie znane jako żywność transgeniczna lub organizmy zmodyfikowane genetycznie.

Ta technologia polega na identyfikacji sekwencji genów kodujących ekspresję toksycznych białek w genomie bakteryjnym. Następnie geny te są przenoszone do genomu rośliny w celu leczenia.

Może ci służyć: Ureaplasma

Kiedy roślina rośnie i rozwija się, zaczyna syntetyzować toksyny, która wcześniej była wytwarzana przez Bacillus thuringiensis, Bycie odpornym na działanie owadów.

Istnieje kilka roślin, w których zastosowano tę technologię. Wśród nich są kukurydza, bawełna, ziemniak i soja. Ploty te są znane jako BT Corn, BT Bawełna itp.

Oczywiście te transgeniczne pokarmy wywołały pewne obawy w populacji.

Jednak w raporcie opublikowanym przez Agencję Środowiska Stanów Zjednoczonych ustalono, że do tej pory żywność nie wyrażała żadnego rodzaju toksyczności lub szkód, ani u ludzi, ani na zwierzętach.

Efekty owadów

Kryształy B. thuringiensis Rozpuszczają się w jelicie owada o wysokim pH, a protoksyny są uwalniane, a inne enzymy i białka. Zatem protoksyny stają się aktywnymi toksynami sprzężonymi ze specjalistycznymi cząsteczkami otrzymującymi komórek jelitowych.

Toksyna b. thuringiensis Wytwarza w zaprzestaniu owadów spożycia, paraliżu jelit, wymiotów, nierównowagi w wydalaniu, dekompensacji osmotycznej, ogólnym porażeniu i wreszcie śmierci.

Z powodu działania toksyny poważne uszkodzenia, które zapobiegają jej działaniu w tkance jelitowej, wpływając na asymilację składników odżywczych.

Uważa się, że śmierć owada może być spowodowana kiełkowaniem zarodników i proliferacją komórek wegetatywnych w hemocele owada.

Uważa się jednak, że śmiertelność zależałaby raczej od działania bakterii w jadalni, które zamieszkują jelito owada i że po działaniu toksyny B. thuringiensis Byliby w stanie spowodować posocznicę.

Toksyna B. thuringiensis Nie wpływa to na kręgowce, ponieważ trawienie pokarmu w tym ostatnim odbywa się w kwaśnych pożywkach, gdzie toksyna nie jest aktywowana.

Podkreśla swoją wysoką swoistość u owadów, szczególnie znaną z Lepidoptera. Jest to uważane za nieszkodliwe dla większości entomofauny i nie ma szkodliwego działania na rośliny, to znaczy nie jest fitotoksyczne.

Bibliografia

1. Hoffe, h. I Whiteley, H. (1989). Kryształowe białka owadobójcze Bacillus thuringiensis. Przegląd mikrobiologiczny. 53 (2). 242-255.
2. Martin, s. I travers, r. (1989). Na całym świecie obfitość i dystrybucja Bacillus thuringiensis Mikrobiologia stosowana i środowiskowa. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae i., Ming, s., Byung, r. I yeon, h. (2007).Bacillus thuringiensis jako specyficzne, bezpieczne i skuteczne narzędzie do kontroli szkodników owadów. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
4. Sauka, zm. i Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: Ogólny. Podejście do zatrudnienia w biokontrolu owadów Lepidoptera, które są szkodnikami rolnymi. Argentyńska magazyn mikrobiologii. 40. 124-140.