Bacillus thuringiensis charakteristikos, morfologija, gyvavimo ciklas



Bacillus thuringiensis yra bakterija, priklausanti didelei gramteigiamų bakterijų grupei, kai kurioms patogeninėms ir kitoms visiškai nekenksmingoms. Tai viena iš labiausiai ištirtų bakterijų dėl to, kaip naudinga jie buvo žemės ūkyje.

Ši nauda yra ta, kad ši bakterija turi savitą sporuliacijos fazės metu gaminamų kristalų, turinčių baltymų, kurie pasirodo toksiški tam tikriems vabzdžiams, kurie sudaro tikrus augalus kenkėjus, kristalai..

Tarp išskirtinių bruožų Bacillus thuringiensis Nustatytas didelis jo specifiškumas, saugumas žmonėms, augalams ir gyvūnams, taip pat jo minimalus liekamumas. Šie požymiai leido jam tapti vienu iš geriausių kenkėjų, kenčiančių pasėlius, gydymui ir kontrolei.

Sėkmingas šios bakterijos panaudojimas tapo akivaizdus 1938 m., Kai atsirado pirmasis pesticidas, pagamintas su jo sporomis. Iš ten istorija buvo ilga ir per ją ji ratifikavo Bacillus thuringiensis kaip vienas iš geriausių žemės ūkio kenkėjų kontrolės būdų.

Indeksas

  • 1 Taksonomija
  • 2 Morfologija
  • 3 Bendrosios charakteristikos
  • 4 Gyvavimo ciklas
    • 4.1 Toksinas
  • 5 Naudojimas kenkėjų kontrolei
    • 5.1 Toksino veikimo mechanizmas
    • 5.2 Bacillus thuringiensis ir pesticidai
    • 5.3 Bacillus thuringiensis ir transgeniniai maisto produktai
  • 6 Poveikis vabzdžiams
  • 7 Nuorodos

Taksonomija

Taksonominis klasifikavimas. \ T Bacillus thuringiensis yra:

Domenas: Bakterijos

Prieglobstis: Firmicutes

Klasė: Baciliai

Užsakymas: Bacillales

Šeima: Bacillaceae

Lytis: Bacillus

Rūšis: Bacillus thuringiensis

Morfologija

Jie yra bakterijos, turinčios strypų, suapvalintų galų. Jie vaizduoja perimetrą, o vėliavos yra paskirstytos visame ląstelės paviršiuje.

Jo ilgis yra 3-5 mikronai ir plotis 1-1,2 mikronų. Eksperimentinėse kultūrose stebimos apykaitinės kolonijos, kurių skersmuo yra 3-8 mm, su reguliariomis briaunomis ir „matinio stiklo“ išvaizda..

Stebint elektronų mikroskopą, stebimos tipiškos pailgos ląstelės, sujungtos trumpomis grandinėmis.

Ši bakterijų rūšis gamina sporas, turinčias būdingą elipsoidinę formą ir yra centrinėje ląstelės dalyje, nesukeliant tos pačios deformacijos..

Bendrosios charakteristikos

Pirma, Bacillus thuringiensis yra gramteigiama bakterija, o tai reiškia, kad, atlikus Gramo dažymo procesą, ji įgauna violetinę spalvą.

Be to, tai bakterija, kuriai būdingas gebėjimas kolonizuoti įvairią aplinką. Jį buvo įmanoma išskirti visuose dirvožemio tipuose. Jis turi platų geografinį pasiskirstymą, kuris buvo rastas net Antarktidoje, viena iš labiausiai priešiškų planetos aplinkų.

Pateikia aktyvų metabolizmą, gebėjimą fermentuoti angliavandenius, tokius kaip gliukozė, fruktozė, ribozė, maltozė ir trehalozė. Jis taip pat gali hidrolizuoti krakmolą, želatiną, glikogeną ir N-acetil-gliukozaminą.

Ta pačia idėjų tvarka Bacillus thuringiensis Jis yra teigiamas katalazė, galintis suskaidyti vandenilio peroksidą vandenyje ir deguonyje.

Kai jis buvo kultivuojamas agaro kraujo terpėje, pastebėtas beta hemolizės modelis, o tai reiškia, kad ši bakterija gali visiškai sunaikinti eritrocitus.

Atsižvelgiant į aplinkosaugos reikalavimus augimui, reikia temperatūros intervalų nuo 10 - 15 ° C iki 40 - 45 ° C. Taip pat optimalus jo pH yra nuo 5,7 iki 7.

The Bacillus thuringiensis Tai griežtos aerobinės bakterijos. Privalomas turi būti aplinkoje, kurioje yra daug deguonies.

Skiriamasis. \ T Bacillus thuringiensis tai, kad sporuliacijos proceso metu jis generuoja kristalus, kuriuos sudaro baltymas, žinomas kaip delta toksinas. Šiose dviejose grupėse buvo nustatyta: „Cry“ ir „Cyt“.

Šis toksinas gali sukelti tam tikrų vabzdžių, kurie yra tikri kenkėjai įvairių rūšių augalams, mirtį.

Gyvavimo ciklas

B. thuringiensis Jame yra gyvavimo ciklas su dviem etapais: vienas iš jų būdingas vegetatyviniam augimui, kitas - sporuliacijai. Pirmasis įvyksta palankiomis vystymosi sąlygomis, pvz., Maistinių medžiagų turinčioje aplinkoje, antroji - nepalankiomis sąlygomis, o maisto substrato trūkumas.

Be kitų, vabzdžių lervos, pavyzdžiui, drugiai, vabalai ar muses, gali valgyti bakterijų endosporus, maitindami lapus, vaisius ar kitas augalų dalis. B. thuringiensis.

Vabzdžių virškinimo trakte, dėl šarminių vabzdžių savybių, kristalizuotas bakterijos baltymas ištirpsta ir aktyvuojasi. Šis baltymas jungiasi prie vabzdžių žarnų ląstelių receptoriaus, kuris sudaro porą, kuri veikia elektrolitų pusiausvyrą ir sukelia vabzdžių mirtį..

Taigi, bakterija naudoja negyvų vabzdžių audinius šėrimui, dauginimui ir naujų sporų formavimuisi, kurie užkrės naujus šeimininkus..

Toksinas

Toksinai, kuriuos gamina B. thuringiensis jie pasižymi ypatingu poveikiu bestuburiams ir yra nekenksmingi stuburiniams gyvūnams. . \ T B. thuringensis jie turi skirtingus baltymus, turinčius įvairų ir sinerginį aktyvumą.

B. thuringiensis Jame yra keletas virulentiškumo faktorių, tarp kurių yra ne tik delta endotoksinai Cry ir Cyt, bet ir tam tikri alfa ir beta eksotoksinai, kitinazės, enterotoksinai, fosfolipazės ir hemolizinai, kurie padidina jo efektyvumą kaip entomopatogeną..

Toksiški baltymų kristalai B. thuringiensis, jie skaidomi dirvožemyje mikrobų poveikiu ir gali būti denatūruoti saulės spinduliuotės dažnumu.

Naudojimas kenkėjų kontrolei

Bacillus thuringiensis entomopatogeninis potencialas jau daugiau kaip 50 metų buvo išnaudotas augalų apsaugos srityje..

Dėl biotechnologijų plėtros ir jos pažangos šį toksinį poveikį buvo galima panaudoti per du pagrindinius maršrutus: pesticidų, kurie naudojami tiesiogiai augaluose, paruošimą ir transgeninių maisto produktų kūrimą..

Toksino veikimo mechanizmas

Norint suprasti šios bakterijos svarbą kenkėjų kontrolei, svarbu žinoti, kaip toksinai atakuoja vabzdžių organizme..

Jos veikimo mechanizmas suskirstytas į keturis etapus:

Cry protoksinų tirpinimas ir apdorojimas: vabzdžių lervos patekę kristalai ištirpsta žarnyne. Veikiant proteazėms, jos transformuojamos į aktyvius toksinus. Šie toksinai pereina per vadinamąją peritrofinę membraną (žarnyno epitelio ląstelių apsauginę membraną)..

Sąjunga prie imtuvų: toksinai siejasi su specifinėmis vietomis, esančiomis vabzdžių žarnų ląstelių mikrovilliose.

Įdėjimas į membraną ir porų susidarymas: Cry baltymai įterpiami į membraną ir sukelia pilną audinio sunaikinimą per jonų kanalus.

Citolizė: žarnyno ląstelių mirtis. Tai įvyksta per kelis mechanizmus, labiausiai žinomus kaip osmotinę citolizę ir sistemos inaktyvaciją, palaikančią pH pusiausvyrą.

Bacillus thuringiensis pesticidai

Ištyrus bakterijų gaminamų baltymų toksiškumą, buvo tiriamas jo potencialus panaudojimas kontroliuojant augalų kenkėjus..

Yra daug tyrimų, atliktų siekiant nustatyti šių bakterijų pagaminto toksino pesticidų savybes. Dėl teigiamų šių tyrimų rezultatų, Bacillus thuringiensis Jis tapo biologiniu insekticidu, dažniausiai naudojamu visame pasaulyje, siekiant kontroliuoti kenkėjus, kurie kenkia ir neigiamai veikia įvairias kultūras.

Bioinsekticidai, pagrįsti Bacillus thuringiensis Jie pasikeitė laikui bėgant. Nuo pirmojo, kuriame buvo tik sporų ir kristalų, tiems, kurie žinomi kaip trečioji karta, kuriuose yra rekombinantinių bakterijų, kurios generuoja bt toksiną ir turi privalumų, pavyzdžiui, pasiekia augalų audinius.

Šios bakterijos pagaminto toksino svarba yra ta, kad ji yra ne tik veiksminga nuo vabzdžių, bet ir kitų organizmų, pavyzdžiui, nematodų, pirmuonių ir trematodų..

Svarbu paaiškinti, kad toks toksinas yra visiškai nekenksmingas kitų rūšių gyvoms būtybėms, pavyzdžiui, stuburiniams gyvūnams, grupei, kuriai priklauso žmogus. Taip yra todėl, kad vidinės virškinimo sistemos sąlygos netinka jo platinimui ir poveikiui.

Bacillus thuringiensis ir transgeninių maisto produktų

Dėl technologinės pažangos, ypač rekombinantinės DNR technologijos kūrimo, buvo įmanoma sukurti augalus, kurie yra genetiškai atsparūs vabzdžiams, kurie sukelia žalingą poveikį augalams. Šie augalai yra bendrai žinomi kaip transgeniniai maisto produktai arba genetiškai modifikuoti organizmai.

Ši technologija susideda iš bakterijos genomo nustatymo toksiškų baltymų ekspresijai koduojančių genų sekos. Vėliau tie genai perkeliami į gydomo augalo genomą.

Kai augalas auga ir vystosi, jis pradeda sintezuoti toksiną, kurį anksčiau gamino Bacillus thuringiensis, tai yra imunitetas nuo vabzdžių veiksmų.

Yra keletas įrenginių, kuriose ši technologija buvo taikoma. Tarp jų yra kukurūzai, medvilnė, bulvės ir sojos pupelės. Šie augalai yra žinomi kaip bt kukurūzai, bt medvilnė ir tt.

Žinoma, šie genetiškai modifikuoti maisto produktai kelia susirūpinimą gyventojams. Tačiau Jungtinių Valstijų aplinkos agentūros paskelbtoje ataskaitoje buvo nustatyta, kad šie maisto produktai iki šiol neparodė jokio toksiškumo ar žalos nei žmonėms, nei aukštesniems gyvūnams..

Poveikis vabzdžiams

Kristalų kristalai B. thuringiensis jie ištirpsta vabzdžių žarnyne, pasižymintys aukštu pH, o protoksinai, kiti fermentai ir baltymai išsiskiria. Taigi protoksinai paverčiami aktyviais toksinais, kurie priskiriami specializuotoms žarnyno ląstelių receptorių molekulėms.

Toksinas iš B. thuringiensis gamina vabzdžių nurijimą, žarnyno paralyžius, vėmimą, ekskrecijos disbalansą, osmosinį dekompensavimą, bendrą paralyžių ir galiausiai mirtį.

Dėl toksino veikimo žarnyno audiniuose atsiranda rimtų pažeidimų, kurie trukdo jo veikimui..

Buvo manoma, kad vabzdžių mirtį gali sukelti sporų daigumas ir vegetatyvinių ląstelių dauginimasis vabzdžių hemokolyje..

Vis dėlto manoma, kad mirtingumas priklausys nuo kenkėjų bakterijų, kurios gyvena vabzdžių žarnyne, veikimo ir kad po to, kai toksoksinas bus veikiamas B. thuringiensis galėtų sukelti septicemiją.

Toksinas B. thuringiensis jis neturi įtakos stuburiniams gyvūnams, nes maisto virškinimas pastaruoju metu atliekamas rūgštinėje terpėje, kurioje toksinas nėra aktyvuotas.

Pabrėžia savo ypatingą vabzdžių specifiškumą, ypač žinomą dėl lepidopteros. Jis laikomas saugiu daugeliui entomofaunos ir neturi kenksmingo poveikio augalams, ty jis nėra fitotoksinis.

Nuorodos

  1. Hoffe, H. ir Whiteley, H. (1989, birželio). Insekticidiniai kristaliniai baltymai. \ T Bacillus thuringiensis. Mikrobiologinė apžvalga. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. ir Travers, R. (1989, spalis). Pasaulinis gausumas ir platinimas. \ T Bacillus thuringiensis Taikoma ir aplinkos mikrobiologija. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. ir Yeon, H. (2007), Bacillus thuringiensis kaip specifinė, saugi ir efektyvi priemonė vabzdžių kenkėjų kontrolei. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. ir Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: bendrieji dalykai Tai požiūris į tai, kaip naudoti biocontrolę pasninkų vabzdžiams, kurie yra žemės ūkio kenkėjai. „Argentine Journal of Microbiology“. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. ir Dean H. (1998, rugsėjo). Bacillus thuringiensis ir jo pesticidų baltymas. Mikrobiologijos ir molekulinės biologijos apžvalgos. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. ir Villalobos, S. (2018 m. Sausio mėn.). Bacillus gentis kaip biologinės kontrolės medžiagos ir jos poveikis žemės ūkio biologiniam saugumui. Meksikos žurnalas apie fitopatologiją. Internetinis leidinys.