Bacillus thuringiensis -ominaisuudet, morfologia, elinkaari



basilli thuringiensis on bakteeri, joka kuuluu suureen ryhmään grampositiivisia bakteereita, jotkut patogeeniset ja muut täysin vaarattomia. Se on yksi niistä bakteereista, joita on tutkittu eniten, koska ne ovat olleet hyödyllisiä maataloudessa.

Tämä hyödyllisyys on, että tällä bakteerilla on erityispiirre tuottaa sporulaatiovaiheessa kiteitä, jotka sisältävät proteiineja, jotka osoittautuvat myrkyllisiksi tietyille hyönteisille, jotka muodostavat todellisia tuholaisia ​​kasveille.

Tärkeimpiä ominaisuuksia Bacillus thuringiensis Sen korkea spesifisyys, turvallisuus ihmisille, kasveille ja eläimille sekä sen vähäinen jäljelle jäävyys löytyvät. Nämä ominaisuudet antoivat hänelle aseman yhtenä parhaista vaihtoehdoista tuholaisille, jotka kärsivät viljelykasveista.

Tämän bakteerin onnistunut käyttö ilmeni vuonna 1938, jolloin syntyi ensimmäinen sen itiöillä valmistettu torjunta-aine. Sieltä historia on ollut pitkä ja sen kautta se on ratifioinut sen Bacillus thuringiensis yksi parhaista vaihtoehdoista maatalouden tuholaisten torjunnassa.

indeksi

  • 1 Taksonomia
  • 2 Morfologia
  • 3 Yleiset ominaisuudet
  • 4 Elinkaari
    • 4.1 Toksiini
  • 5 Käyttö tuholaistorjunnassa
    • 5.1 Myrkyn vaikutusmekanismi
    • 5.2 Bacillus thuringiensis ja torjunta-aineet
    • 5.3 Bacillus thuringiensis ja siirtogeeniset elintarvikkeet
  • 6 Vaikutukset hyönteiseen
  • 7 Viitteet

taksonomia

Taksonominen luokitus Bacillus thuringiensis Se on:

verkkotunnuksen: bakteeri

filo: firmicutes

luokka: basilleja

järjestys: Bacillales

perhe: Bacillaceae

genre: basilli

lajit: Bacillus thuringiensis

morfologia

Ne ovat bakteereita, joiden pyöreät päät ovat muotoiltuina. Ne esittävät kehän lipunmallin kuvion, ja flagella jakautuu koko solun pinnalle.

Sen mitat ovat 3-5 mikronia ja leveys 1-1,2 mikronia. Kokeellisissa viljelmissään havaitaan pyöreitä pesäkkeitä, joiden läpimitta on 3-8 mm ja joissa on säännölliset reunat ja "himmeän lasin" ulkonäkö..

Kun tarkastellaan elektronimikroskooppia, havaitaan tyypillisiä pitkänomaisia ​​soluja, jotka on yhdistetty lyhyissä ketjuissa.

Tämä bakteerilaji tuottaa itiöitä, joilla on tyypillinen ellipsoidinen muoto ja jotka sijaitsevat solun keskiosassa aiheuttamatta saman muodonmuutosta.

Yleiset ominaisuudet

Ensinnäkin Bacillus thuringiensis on grampositiivinen bakteeri, mikä tarkoittaa, että Gram-värjäysprosessissa se saa violetin värin.

Samoin se on bakteeri, jolle on tunnusomaista sen kyky kolonisoida erilaisia ​​ympäristöjä. Se on ollut mahdollista eristää kaikissa maaperätyypeissä. Se on laaja maantieteellinen jakauma, joka on löytynyt jopa Etelämantereella, joka on yksi planeetan vihamielisimmistä ympäristöistä.

Esittää aktiivisen aineenvaihdunnan, joka kykenee fermentoimaan hiilihydraatteja, kuten glukoosia, fruktoosia, riboosia, maltoosia ja trehaloosia. Se voi myös hydrolysoida tärkkelystä, gelatiinia, glykogeeniä ja N-asetyyli-glukosamiinia.

Samassa järjestyksessä ajatuksia Bacillus thuringiensis Se on katalaasi-positiivinen, sillä se pystyy hajottamaan vetyperoksidia vedessä ja hapessa.

Kun se on viljelty agar-veripitoisessa väliaineessa, on havaittu beeta-hemolyysin kuvio, mikä tarkoittaa, että tämä bakteeri pystyy tuhoamaan täysin erytrosyytit.

Kasvua koskevien ympäristövaatimusten osalta lämpötila vaihtelee välillä 10 - 15 ° C - 40 - 45 ° C. Samalla tavalla sen optimaalinen pH on välillä 5,7 - 7.

Bacillus thuringiensis Se on tiukka aerobinen bakteeri. Pakollisen on oltava sellaisessa ympäristössä, jossa on paljon happea.

Erikoispiirre Bacillus thuringiensis on se, että sporulaatioprosessin aikana se tuottaa kiteitä, jotka muodostuvat proteiinista, joka tunnetaan nimellä delta-toksiini. Näissä kahdessa ryhmässä on tunnistettu: Cry ja Cyt.

Tämä toksiini voi aiheuttaa tiettyjen hyönteisten kuoleman, jotka ovat todellisia tuholaisia ​​erilaisille viljelykasveille.

Elinkaari

B. thuringiensis Siinä on elinkaari, jossa on kaksi vaihetta: yksi niistä on kasvullista kasvua, toinen sporaatiolla. Ensimmäinen esiintyy suotuisissa kehitysolosuhteissa, kuten ravinnepitoisissa ympäristöissä, toinen epäsuotuisissa olosuhteissa ja elintarvikealustan puute.

Esimerkiksi hyönteisten toukat, kuten perhoset, kovakuoriaiset tai kärpäset, voivat syödä bakteerien endosporeja ruokkimalla kasvien lehdille, hedelmille tai muille osille. B. thuringiensis.

Hyönteisten ruoansulatuskanavassa hyönteisen emäksisistä ominaisuuksista johtuen bakteerin kiteytynyt proteiini liukenee ja aktivoituu. Proteiini sitoutuu reseptoriin hyönteisen suoliston soluissa, jolloin muodostuu huokos, joka vaikuttaa elektrolyyttitasapainoon ja aiheuttaa hyönteisten kuoleman..

Niinpä bakteeri käyttää kuolleen hyönteisen kudoksia sen ruokintaan, lisääntymiseen ja uusien itiöiden muodostumiseen, jotka tarttuvat uusiin isännöihin.

Toksiini

Myrkkyjä, joita B. thuringiensis ne aiheuttavat erittäin spesifistä vaikutusta selkärangattomiin ja ovat vaarattomia selkärankaisilla. Parasporaaliset sulkeumat B. thuringensis niillä on erilaisia ​​proteiineja, joilla on monipuolinen ja synerginen vaikutus.

B. thuringiensis Siinä on useita virulenssitekijöitä, jotka sisältävät delta-endotoksiinien Cry ja Cyt lisäksi tiettyjä alfa- ja beeta-eksotoksiineja, kitinaaseja, enterotoksiineja, fosfolipaaseja ja hemolysiinejä, jotka lisäävät sen tehokkuutta entomopatogeeninä.

Myrkylliset proteiinikiteet ovat B. thuringiensis, ne hajoavat maaperässä mikrobien vaikutuksella ja ne voidaan denaturoida aurinkosäteilyn esiintyvyydellä.

Käyttää tuholaisten torjunnassa

Bacillus thuringiensisin entomopatogeeninen potentiaali on hyödynnetty runsaasti yli 50 vuotta viljelykasvien suojelussa..

Biotekniikan kehityksen ja sen edistymisen ansiosta tätä myrkyllistä vaikutusta on voitu käyttää kahdella pääreitillä: torjunta-aineiden valmistukseen, joita käytetään suoraan kasveissa ja siirtogeenisten elintarvikkeiden luomiseen.

Myrkyn vaikutusmekanismi

Jotta ymmärrettäisiin tämän bakteerin merkitys tuholaisten torjunnassa, on tärkeää tietää, miten toksiinihyökkäykset hyönteisten organismissa..

Sen toimintamekanismi on jaettu neljään vaiheeseen:

Cry-protoksiinien liuottaminen ja käsittely: hyönteisten toukkien nauttimat kiteet liukenevat suolistoon. Läsnä olevien proteaasien vaikutuksesta ne transformoidaan aktiivisiin toksiineihin. Nämä toksiinit käyvät läpi ns. Peritrofisen kalvon (suoliston epiteelisolujen suojakalvon).

Unioni vastaanottimiin: toksiinit sitoutuvat spesifisiin kohtiin, jotka sijaitsevat hyönteisen suolistosolujen mikrovilloissa.

Lisäys kalvoon ja huokosten muodostuminen: Cry-proteiinit insertoidaan kalvoon ja aiheuttavat kudoksen täydellisen tuhoutumisen ionikanavien muodostumisen kautta.

sytolyysi-: suolistosolujen kuolema. Tämä tapahtuu useiden mekanismien kautta, joista tunnetuin on osmoottinen sytolyysi ja järjestelmän inaktivointi, joka ylläpitää pH-tasapainoa.

Bacillus thuringiensis ja torjunta-aineet

Kun bakteerien tuottamien proteiinien myrkyllinen vaikutus todettiin, tutkittiin sen mahdollista käyttöä viljelijöiden tuholaisten torjunnassa..

Näiden bakteerien tuottaman toksiinin torjunta-aineiden ominaisuuksien määrittämiseksi on tehty monia tutkimuksia. Näiden tutkimusten myönteisten tulosten vuoksi \ t Bacillus thuringiensis Se on tullut biologisesti hyönteisten torjunta-aineeksi, jota käytetään maailmanlaajuisesti tuholaisten torjuntaan, joka vahingoittaa ja vaikuttaa kielteisesti eri kasveihin.

Bioinsektisidit perustuvat Bacillus thuringiensis Ne ovat kehittyneet ajan myötä. Ensimmäisestä, joka sisälsi vain itiöitä ja kiteitä, kolmannelle sukupolvelle tunnetuille, jotka sisältävät rekombinanttibakteereja, jotka tuottavat bt-toksiinia ja joilla on etuja, kuten kasvin kudosten saavuttaminen.

Tämän bakteerin tuottaman toksiinin merkitys on se, että se ei ole tehokas vain hyönteisiä vastaan, vaan myös muita organismeja, kuten nematodeja, alkueläimiä ja trematodeja vastaan..

On tärkeää selventää, että tämä toksiini on täysin vaaraton muissa elävissä olennoissa, kuten selkärankaisissa, ryhmässä, johon ihminen kuuluu. Tämä johtuu siitä, että ruoansulatuskanavan sisäiset olosuhteet eivät sovi sen lisääntymiseen ja vaikutukseen.

Bacillus thuringiensis ja siirtogeeniset elintarvikkeet

Tekniikan kehittymisen, etenkin rekombinantti-DNA-tekniikan kehittämisen ansiosta on voitu luoda kasveja, jotka tuhoavat viljelykasveja tuhoavien hyönteisten vaikutuksia, geneettisesti immuuneja kasveja. Nämä kasvit tunnetaan yleisesti siirtogeenisinä elintarvikkeina tai muuntogeenisinä organismeina.

Tämä tekniikka käsittää bakteerin genomissa tunnistamisen geenien sekvenssin, joka koodaa toksisten proteiinien ilmentymistä. Myöhemmin nämä geenit siirretään käsiteltävän kasvin genomiin.

Kun kasvi kasvaa ja kehittyy, se alkaa syntetisoida toksiinia, jonka on aiemmin tuottanut Bacillus thuringiensis, se on sitten immuuni hyönteisten toiminnalle.

On olemassa useita laitoksia, joissa tätä tekniikkaa on sovellettu. Näihin kuuluvat maissi, puuvilla, perunat ja soijapavut. Nämä kasvit tunnetaan bt-maissina, bt-puuvillana jne..

Tietenkin nämä muuntogeeniset elintarvikkeet ovat aiheuttaneet huolta väestöstä. Yhdysvaltojen ympäristöviraston julkaisemassa raportissa todettiin kuitenkin, että nämä elintarvikkeet eivät ole ajan tasalla ilmenneet minkäänlaista myrkyllisyyttä tai vahinkoa ihmisillä eikä ylivoimaisilla eläimillä..

Vaikutukset hyönteiseen

Kristallit B. thuringiensis ne liukenevat hyönteisen suolistoon, jossa on korkea pH, ja protoksiinit ja muut entsyymit ja proteiinit vapautuvat. Täten protoksiinit muunnetaan aktiivisiin toksiineihin, jotka kiinnittyvät suolen solujen erikoistuneisiin reseptorimolekyyleihin.

Toksiini B. thuringiensis tuottaa hyönteisten lopettamisen nieltynä, suoliston halvaantumisen, oksentelun, erittymisen epätasapainon, osmoottisen dekompensoinnin, yleisen halvaantumisen ja lopulta kuoleman.

Myrkyn vaikutuksesta johtuen suolistokudoksessa esiintyy vakavia vaurioita, jotka haittaavat sen toimintaa, mikä vaikuttaa ravinteiden assimilaatioon.

On katsottu, että hyönteisten kuolema voi johtua itiöiden itämisestä ja kasvullisten solujen lisääntymisestä hyönteisen hemokooelissa.

Kuitenkin uskotaan, että kuolleisuus riippuu pikemminkin hyönteisten suolistossa elävien kommensaalisten bakteerien vaikutuksesta ja että sen jälkeen, kun myrkky on tapahtunut. B. thuringiensis voisi aiheuttaa septikemiaa.

Toksiini B. thuringiensis se ei vaikuta selkärankaisiin, koska ruoan pilkkominen jälkimmäisessä tapahtuu happamassa väliaineessa, jossa toksiini ei ole aktivoitu.

Korostaa sen korkeaa spesifisyyttä hyönteisissä, jotka tunnetaan erityisesti lepidopteran osalta. Sitä pidetään turvallisena useimmille entomofaunalle, eikä sillä ole haitallisia vaikutuksia kasveihin, eli se ei ole fytotoksinen.

viittaukset

  1. Hoffe, H. ja Whiteley, H. (1989, kesäkuu). Insektisidiset kristalliproteiinit Bacillus thuringiensis. Mikrobiologinen katsaus. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. ja Travers, R. (1989, lokakuu). Maailmanlaajuinen runsaus ja jakautuminen Bacillus thuringiensis Sovellettu ja ympäristöä koskeva mikrobiologia. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. ja Yeon, H. (2007), Bacillus thuringiensis erityisenä, turvallisena ja tehokkaana työkaluna hyönteisten tuholaistorjuntaan. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. ja Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: yleisyydet Lähestymistapa sen käyttämiseksi lepidopteran hyönteisten biokontrollissa, jotka ovat maatalouden tuholaisia. Argentiinalainen lehti mikrobiologiasta. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. ja Dean H. (1998, syyskuu). Bacillus thuringiensis ja sen torjunta-aineen proteiini. Mikrobiologian ja molekyylibiologian arviot. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. ja Villalobos, S. (2018, tammikuu). Bacillus-suku biologisen valvonnan aineina ja sen vaikutukset maatalouden bioturvallisuuteen. Meksikon Journal Phytopathology. Online-julkaisu.