Bacillus thuringiensis

Gojenje Bacillus thuringiensis v krvnem agarju po 48 urah pri 37 ° C

Kaj je Bacillus thuringiensis?

Bacillus thuringiensis Gre za bakterijo, ki spada v široko skupino gram -pozitivnih bakterij, nekatere patogene in druge popolnoma neškodljive. To je ena od bakterij, ki so jo najbolj preučevali zaradi tega, kako koristno kmetijstvo kot naravni pesticid.

Ta pripomoček je, da ima ta bakterija posebnost proizvodnje med kristali faze sporulacije, ki vsebujejo beljakovine, ki se izkažejo za strupene za nekatere žuželke, ki predstavljajo resnične škodljivce za pridelke.

Med najbolj izjemnimi značilnostmi Bacillus thuringiensis Obstajajo njegova visoka specifičnost, varnost za človeka, rastline in živali, pa tudi minimalna odpornost.

Ti atributi so mu omogočili, da se je postavil kot ena najboljših možnosti za zdravljenje in nadzor škodljivcev, ki so opustošili pridelke.

Zadovoljiva uporaba te bakterije je postala očitna leta 1938, ko so se pojavili prvi pesticidi, izdelani s svojimi sporami. Od tam je bila zgodba dolga in skozi nje je bila ratificirana Bacillus thuringiensis kot ena najboljših možnosti pri nadzoru kmetijskih škodljivcev.

Taksonomija Bacillus thuringiensis

Taksonomska klasifikacija Bacillus thuringiensis je:

Domena: Bakterija

Rob: Firmicutes

Razred: Bacilli

Vrstni red: Bacilale

Družina: Bacillaceae

Spol: Bacillus

Vrste: Bacillus thuringiensis

Morfologija Bacillus thuringiensis

So bakterije, ki so oblikovane z zaobljenimi konci. Predstavljajo večni vzorec flagelacije, pri čemer so motnje razporejene po celični površini.

Ima dimenzije 3-5 mikronov, dolge za 1-1,2 mikronov. V svojih eksperimentalnih pridelkih opazimo krožne kolonije s premerom 3-8 mm, z običajnimi robovi in ​​videzom "zmrznjenega stekla".

Ko opazimo na elektronskem mikroskopu, opazimo značilne podolgovate celice, združene v kratkih verigah.

Tovrstne bakterije proizvajajo spore, ki imajo značilno elipsoidno obliko in se nahajajo v osrednjem delu celice, ne da bi pri tem povzročili deformacijo.

Splošne značilnosti Bacillus thuringiensis

Najprej, Bacillus thuringiensis Gre za gram -pozitivno bakterijo, kar pomeni, da pri postopku obarvanja z gramom pridobi vijolično obarvanost.

Prav tako gre za bakterije, za katere je značilna njegova sposobnost kolonizacije različnih okolij. Ga je bilo mogoče izolirati v vseh vrstah tal. Ima široko geografsko porazdelitev, saj je celo našel na Antarktiki, enem najbolj sovražnih okolij na planetu.

Predstavlja aktivni metabolizem, ki lahko fermentira ogljikove hidrate, kot so glukoza, fruktoza, riboza, maltoza in potopica. Lahko tudi hidrolizat škrob, želatin, glikogen in N-acetil-glukozamin.

V istem vrstnem redu idej, Bacillus thuringiensis To je pozitivna katalaza, ki se lahko razgradi na vodikov peroksid v vodi in kisiku.

Vam lahko služi: nocardia

Ko je bil gojen v srednjem agar-sangu, je bil opažen vzorec beta hemolize, kar pomeni, da je ta bakterija sposobna popolnoma uničiti eritrocite.

Kar zadeva svoje okoljske potrebe po rasti, zahteva temperaturo od 10-15 ° C do 40-45 ° C. Podobno je njegov optimalni pH med 5,7 in 7.

Bacillus thuringiensis Je stroga aerobna bakterija. Nujno mora biti v okolju s široko razpoložljivostjo kisika.

Značilna značilnost Bacillus thuringiensis je, da med postopkom sporulacije ustvarja kristale, ki jih sestavlja protein, znan kot delta toksin. V teh dveh skupinah sta bila ugotovljena: jok in cyt.

Ta toksin lahko ustvari smrt nekaterih žuželk, ki predstavljajo prave škodljivce za različne vrste pridelkov.

Življenski krog

B. Thuringiensis Predstavlja življenjski cikel z dvema fazama: ena od njih, za katero je značilna vegetativna rast, druga s sporulacijo. Prvi od njih se pojavlja v ugodnih pogojih za razvoj, kot so okolja, ki so bogata s hranili; drugi v neugodnih pogojih s pomanjkanjem substrata s hrano.

Ličinke žuželk, kot so metulji, hrošči ali muhe, med drugim s hranjenjem listov, sadja ali drugih delov rastline, lahko zaužijejo bakterije B. Thuringiensis.

V prebavnem traktu žuželke se zaradi alkalnih značilnosti kristalizirani protein bakterij raztopi in aktivira.

Protein se veže na sprejemnik v črevesnih celicah žuželke in tvori pore, ki vpliva na elektrolitsko ravnovesje, kar povzroča smrt žuželk.

Tako bakterije uporabljajo tkanine mrtvih žuželk za hrano, množenje in oblikovanje novih spor, ki bodo okužile nove goste.

Toksin

Toksini, ki jih proizvaja B. Thuringiensis V nevretenčarjih imajo zelo specifično delovanje in so neškodljivi pri vretenčarjih. Vključitve parasporales B. THUNGENSIS Imajo različne beljakovine z raznoliko in sinergistično aktivnostjo.

B. thuringuenisis Ima raznolike dejavnike virulence, ki poleg jokajočih in cit endotoksinov vključujejo nekatere alfa in beta eksotoksine, hitinaze, enterotoksine, fosfolipaze in hemolizine, kar izboljšuje njihovo učinkovitost kot entomopatogen.

Strupeni beljakovinski kristali B. Thuringiensis V tleh se razgradi z mikrobno delovanje in jih lahko denaturiramo s pojavnostjo sončnega sevanja.

Uporaba pri zatiranju škodljivcev

Entomopatogenski potencial Bacillus thuringiensis Že več kot 50 let je bil zelo izkoriščen pri zaščiti pridelkov.

Zahvaljujoč razvoju biotehnologije in napredku v tem je bilo mogoče ta strupeni učinek uporabiti predvsem po dveh poteh: izdelava pesticidov, ki se uporabljajo neposredno v pridelkih, in ustvarjanje transgenih živil.

Vam lahko služi: Flagelina: Struktura in funkcije

Mehanizem delovanja toksina

Da bi razumeli pomen te bakterije pri zatiranju škodljivcev, je pomembno vedeti, kakšen je napad toksina v organizmu žuželk.

Njen mehanizem delovanja je razdeljen na štiri stopnje:

Jok solubilizacije in protoksinov

Kristali, ki jih zaužijejo ličinka žuželk, se raztopijo v črevesju. Z delovanjem prisotnih proteaz se spremenijo v aktivne toksine. Ti toksini gredo skozi tako imenovano peritrofno membrano (membrana zaščite črevesja epitelija).

Zvezo prejemnikov

Toksini se vežejo na določena mesta, ki se nahajajo v mikrotovima črevesnih celic žuželke.

Vstavljanje v tvorbo membrane in por

V membrano se vstavijo beljakovine za krike in povzročajo popolno uničenje tkiv s tvorbo ionskih kanalov.

Citioliza

Smrt črevesnih celic. To se zgodi z več mehanizmi, najbolj znana je osmotska citoliza in inaktivacija sistema, ki vzdržuje ravnovesje pH.

Bacillus thuringiensis in pesticidi

Ko je bil dokazan strupeni učinek beljakovin, ki jih proizvajajo bakterije, je bila preučena njegova potencialna uporaba pri nadzoru škodljivcev.

Obstaja veliko raziskav, ki so bile izvedene za določitev lastnosti pesticidov toksina, ki jih proizvajajo te bakterije.

Zaradi pozitivnih rezultatov teh raziskav Bacillus thuringiensis Postal je najbolj uporabljen biološki insekticid po vsem svetu za nadzor škodljivcev, ki poškodujejo in negativno vplivajo na različne pridelke.

Bioinsekticidi, ki temeljijo na Bacillus thuringiensis Sčasoma so se razvijali. Od prvega, ki je vseboval le spore in kristale, do tistih, znanih kot tretja generacija, ki vsebujejo rekombinantne bakterije, ki ustvarjajo toksin BT in imajo prednosti, kot je doseganje rastlinskih tkiv.

Pomen toksina, ki ga povzroča ta bakterija, je, da ni učinkovit samo proti žuželkam, ampak tudi proti drugim organizmom, kot so ogorčice, protozoji in trematodi.

Pomembno je razjasniti, da je ta toksin popolnoma neškodljiv pri drugih vrstah živih bitij, kot so vretenčarji, skupina, ki ji pripada človek. To je zato, ker notranji pogoji prebavnega sistema niso primerni za njegovo širjenje in učinek.

Bacillus thuringiensis in transgena hrana

Zahvaljujoč tehnološkemu napredku, zlasti razvoju rekombinantne tehnologije DNK, je bilo mogoče ustvariti rastline, ki so genetsko imune na učinek žuželk, ki povzročajo opustitev v pridelkih.

Te rastline so splošno znane kot transgena hrana ali gensko spremenjeni organizmi.

Ta tehnologija je sestavljena iz prepoznavanja zaporedja genov, ki kodirajo ekspresijo strupenih beljakovin znotraj bakterijskega genoma. Nato se ti geni prenesejo v rastlinski genom za zdravljenje.

Vam lahko služi: ureaplazma

Ko rastlina raste in se razvija, začne sintetizirati toksin, ki ga je prej proizvajal Bacillus thuringiensis, biti imun na delovanje žuželk.

Obstaja več rastlin, v katerih je bila uporabljena ta tehnologija. Med njimi so koruza, bombaž, krompir in soja. Ti pridelki so znani kot bt koruza, bt bombaž itd.

Seveda so ta transgena hrana vzbudila nekaj skrbi pri prebivalstvu.

Vendar je bilo v poročilu, ki ga je objavila Agencija za okolje Združenih držav Amerike, ugotovila, da ta živila do danes niso izrazila nobene vrste strupenosti ali škode, niti pri ljudeh ali na višjih živalih.

Učinki žuželk

Kristali B. Thuringiensis Raztopijo se v črevesju žuželke z visokim pH in sproščajo se protoksini, drugi encimi in beljakovine. Tako protoksini postanejo aktivni toksini, ki so povezani s specializiranimi molekulami črevesnih celic.

Toksin od b. Thuringiensis Proizvaja v prenehanju žuželk, paralizi črevesja, bruhanju, neravnovesju pri izločanju, osmotski dekompenzacija, splošna paraliza in končno smrt.

Zaradi delovanja toksina se resna škoda, ki preprečujejo njegovo delovanje v črevesnem tkivu, vpliva na asimilacijo hranil.

Šteje se, da lahko smrt žuželke povzroči kalitev spor in širjenje vegetativnih celic v hemoceli žuželke.

Vendar se misli, da bi bila smrtnost bolj odvisna od delovanja bakterij prirečenja, ki naseljujejo črevesje žuželke, in po delovanju toksina B. Thuringiensis Lahko bi povzročili septikemijo.

Toksin B. Thuringiensis Ne vpliva na vretenčarje, ker prebava hrane v slednjem poteka v kislih medijih, kjer toksin ni aktiviran.

Izpostavlja njegovo visoko specifičnost v žuželkah, še posebej znan po Lepidoptera. Za večino entomofavne se šteje za neškodljivo in nima škodljivega delovanja na rastlinah, to je, da ni fitotoksična.

Reference

1. Hoffe, h. In Whiteley, h. (1989). Kristalni proteini insekticid Bacillus thuringiensis. Mikrobiološki pregled. 53 (2). 242-255.
2. Martin, str. In Travers, r. (1989). Število in porazdelitev po vsem svetu Bacillus thuringiensis Uporabna in okoljska mikrobiologija. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, j., Jae in., Ming, s., Byung, r. In yeon, h. (2007).Bacillus thuringiensis kot specifično, varno in učinkovito orodje za zatiranje škodljivcev žuželk. Časopis za mikrobiologijo in biotehnologijo.17 (4). 547-559
4. Sauka, d. in Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: Splošno. Pristop k zaposlovanju v biokontroli žuželk Lepidoptera, ki so kmetijski škodljivci. Argentinska revija za mikrobiologijo. 40. 124-140.