Bacillus thuringiensis karakteristike, morfologija, životni ciklus



bacil thuringiensis je bakterija koja pripada velikoj skupini gram-pozitivnih bakterija, od kojih su neke patogene i potpuno neškodljive. To je jedna od bakterija koja je najviše proučavana zbog toga koliko su korisni u poljoprivredi.

Ova korisnost je u tome što ova bakterija ima svojstvo proizvodnje tijekom faze sporulacije kristale koji sadrže bjelančevine koje se ispostavljaju toksičnim za određene insekte koji čine prave štetnike za usjeve..

Među najistaknutijim značajkama Bacillus thuringiensis Nađena je njegova visoka specifičnost, sigurnost za ljude, biljke i životinje, kao i minimalna rezidualnost. Ovi atributi omogućili su mu da se pozicionira kao jedna od najboljih opcija za liječenje i kontrolu štetočina koje su mučile usjeve.

Uspješna primjena ove bakterije postala je vidljiva 1938. godine kada je nastao prvi pesticid proizveden s njegovim sporama. Odatle je povijest bila duga i kroz nju je ratificirala Bacillus thuringiensis kao jedna od najboljih opcija za kontrolu poljoprivrednih štetnika.

indeks

  • 1 Taksonomija
  • 2 Morfologija
  • 3 Opće karakteristike
  • 4 Životni ciklus
    • 4.1 Toksin
  • 5 Koristi se u kontroli štetnika
    • 5.1. Mehanizam djelovanja toksina
    • 5.2 Bacillus thuringiensis i pesticidi
    • 5.3 Bacillus thuringiensis i transgenična hrana
  • 6 Utjecaji na kukca
  • 7 Reference

taksonomija

Taksonomska klasifikacija. \ T Bacillus thuringiensis To je:

domena: bakterija

Filo: firmicutes

klasa: bacili

redoslijed: Bacillales

obitelj: Bacillaceae

žanr: bacil

vrsta: Bacillus thuringiensis

morfologija

To su bakterije koje imaju oblik šipki sa zaobljenim krajevima. Oni predstavljaju uzorak bičarenja perimetra, a flagele su raspoređene po cijeloj površini stanice.

Ima dimenzije od 3-5 mikrona u dužini i 1-1,2 mikrona u širini. U njihovim eksperimentalnim kulturama promatraju se kružne kolonije promjera 3-8 mm, s pravilnim rubovima i izgledom "matirano staklo"..

Prilikom promatranja elektronskog mikroskopa promatraju se tipične izdužene stanice, spojene u kratke lance.

Ova vrsta bakterija proizvodi spore koje imaju karakterističan elipsoidni oblik i nalaze se u središnjem dijelu ćelije, bez izazivanja deformacije istog..

Opće karakteristike

Prvo, Bacillus thuringiensis je gram-pozitivna bakterija, što znači da kada je podvrgnuta Gram procesu bojenja dobiva ljubičastu boju.

Isto tako, to je bakterija koju karakterizira sposobnost koloniziranja različitih okruženja. Moguće ga je izolirati u svim vrstama tla. Ima široku geografsku distribuciju, čak i na Antarktiku, jednom od najneprijatnijih sredina na planeti.

Predstavlja aktivni metabolizam, koji može fermentirati ugljikohidrate kao što su glukoza, fruktoza, riboza, maltoza i trehaloza. Također može hidrolizirati škrob, želatinu, glikogen i N-acetil-glukozamin.

U tom istom redoslijedu ideja Bacillus thuringiensis To je pozitivna katalaza, sposobna da razgradi vodikov peroksid u vodi i kisiku.

Kada se uzgaja u mediju krvnog agara, uočen je obrazac beta hemolize, što znači da je ova bakterija sposobna potpuno uništiti eritrocite..

S obzirom na ekološke zahtjeve za rastom, zahtijeva temperaturna područja u rasponu od 10 - 15 ° C do 40 - 45 ° C. Na isti način, njegov optimalni pH je između 5,7 i 7.

Bacillus thuringiensis To je stroga aerobna bakterija. Obavezno mora biti u okruženju sa širokom dostupnosti kisika.

Osobitost Bacillus thuringiensis je da se tijekom procesa sporulacije stvaraju kristali koje čine protein poznat kao delta toksin. Unutar ove dvije skupine identificirane su: Cry i Cyt.

Taj toksin može uzrokovati smrt određenih insekata koji su pravi štetnici za različite vrste usjeva.

Životni ciklus

B. thuringiensis Prikazuje životni ciklus s dvije faze: jedna od njih karakterizira vegetativni rast, a druga sporulacija. Prvi se odvija pod povoljnim uvjetima za razvoj, kao što su okoline bogate hranjivim tvarima, druga pod nepovoljnim uvjetima, s nedostatkom prehrambenog supstrata.

Ličinke insekata kao što su leptiri, kukci ili muhe mogu, među ostalim, jesti endospore bakterija hranjenjem na lišću, plodovima ili drugim dijelovima biljke. B. thuringiensis.

U probavnom traktu insekta, zbog alkalnih karakteristika insekta, kristalizirani protein bakterije se otapa i aktivira. Protein se veže na receptor u intestinalnim stanicama insekta, stvarajući pore koji utječe na ravnotežu elektrolita, uzrokujući smrt insekta..

Tako bakterija koristi tkiva mrtvog insekta za hranjenje, razmnožavanje i stvaranje novih spora koje će zaraziti nove domaćine.

Toksin

Toksini koje proizvodi B. thuringiensis oni predstavljaju vrlo specifično djelovanje u beskralježnjaka i neškodljivi su za kralježnjake. Parasporalne inkluzije B. thuringensis imaju različite proteine ​​s raznolikom i sinergističkom aktivnošću.

B. thuringiensis Ima nekoliko faktora virulencije koji uključuju, osim delta endotoksina Cry i Cyt, izvjesne alfa i beta egzotoksine, hitinaze, enterotoksine, fosfolipaze i hemolizine koji povećavaju njegovu učinkovitost kao entomopatogena.

Otrovni kristali proteina B. thuringiensis, one se razgrađuju u tlu mikrobiološkim djelovanjem i mogu se denaturirati učestalošću sunčevog zračenja.

Koristi se u kontroli štetočina

Entomopatogeni potencijal Bacillus thuringiensis bio je visoko iskorišten više od 50 godina u zaštiti usjeva.

Zahvaljujući razvoju biotehnologije i njenom napretku, moguće je koristiti ovaj toksični učinak kroz dva glavna smjera: pripremu pesticida koji se koriste izravno u usjevima i stvaranje transgenih namirnica..

Mehanizam djelovanja toksina

Da bi se shvatila važnost ove bakterije u kontroli štetočina, važno je znati kako toksin napada u organizmu insekta..

Njegov mehanizam djelovanja podijeljen je u četiri faze:

Solubilizacija i obrada Cry-protoksina: kristali koje ličinka insekta unese rastvara se u crijevu. Djelovanjem prisutnih proteaza, one se pretvaraju u aktivne toksine. Ti toksini prolaze kroz takozvanu peritrofnu membranu (zaštitnu membranu crijevnih epitelnih stanica)..

Priključite se prijemnicimaToksini se vežu na specifična mjesta koja se nalaze u mikrovilijama intestinalnih stanica insekta.

Umetanje u membranu i stvaranje poraCry proteini su umetnuti u membranu i uzrokuju potpuno uništenje tkiva stvaranjem ionskih kanala.

citoliza: smrt intestinalnih stanica. To se događa kroz nekoliko mehanizama, od kojih je najpoznatija osmotska citoliza i inaktivacija sustava koji održava pH ravnotežu.

Bacillus thuringiensis i pesticide

Nakon što je potvrđen toksični učinak bjelančevina proizvedenih bakterijama, proučavana je njegova potencijalna uporaba u kontroli štetnika u usjevima..

Postoje mnoge studije koje su provedene kako bi se utvrdila svojstva pesticida toksina koje proizvode te bakterije. Zbog pozitivnih rezultata tih istraga, Bacillus thuringiensis Postao je biološki insekticid koji se najviše koristi u svijetu za kontrolu štetnika koji štete i negativno utječu na različite usjeve.

Bioinsekticidi na bazi Bacillus thuringiensis Razvili su se tijekom vremena. Od prvog koji je sadržavao samo spore i kristale, do onih poznatih kao treća generacija koje sadrže rekombinantne bakterije koje generiraju bt toksin i imaju prednosti kao što su dostizanje biljnih tkiva.

Važnost toksina koji proizvodi ova bakterija je u tome što ne djeluje samo protiv insekata, nego i protiv drugih organizama kao što su nematode, protozoe i trematode..

Važno je pojasniti da je ovaj toksin potpuno bezopasan u drugim vrstama živih bića kao što su kralježnjaci, skupina kojoj ljudsko biće pripada. To je zato što unutarnji uvjeti probavnog sustava nisu prikladni za njegovu proliferaciju i učinak.

Bacillus thuringiensis i transgenske hrane

Zahvaljujući tehnološkom napretku, posebno razvoju tehnologije rekombinantne DNA, bilo je moguće stvoriti biljke koje su genetski imune na djelovanje kukaca koji uništavaju usjeve. Te su biljke generički poznate kao transgene namirnice ili genetski modificirani organizmi.

Ova se tehnologija sastoji u identificiranju unutar genoma bakterije slijeda gena koji kodiraju ekspresiju toksičnih proteina. Kasnije se ti geni prenose u genom biljke koja se liječi.

Kada biljka raste i razvija se, počinje sintetizirati toksin koji je prethodno proizvodio Bacillus thuringiensis, biti imun na djelovanje insekata.

Postoji nekoliko postrojenja u kojima se ova tehnologija primjenjuje. Među njima su kukuruz, pamuk, krumpir i soja. Ovi usjevi su poznati kao bt kukuruz, bt pamuk itd..

Naravno, ova GM hrana je izazvala određenu zabrinutost u populaciji. Međutim, u izvješću koje je objavila Agencija za zaštitu okoliša Sjedinjenih Američkih Država utvrđeno je da ove namirnice, do danas, nisu pokazivale nikakvu vrstu toksičnosti ili štete, niti u ljudskim bićima niti u vrhunskim životinjama..

Učinci na kukca

Kristali B. thuringiensis oni se otapaju u crijevu kukca s visokim pH i protoksini, a drugi se enzimi i proteini oslobađaju. Tako se protoksini pretvaraju u aktivne toksine koji se vežu na specijalizirane receptorske molekule stanica crijeva.

Toksin B. thuringiensis proizvodi u insektima prestanak gutanja, paralizu crijeva, povraćanje, neravnotežu u izlučivanju, osmotsku dekompenzaciju, opću paralizu i konačno smrt.

Zbog djelovanja toksina u intestinalnom tkivu javljaju se ozbiljna oštećenja koja otežavaju njegovo funkcioniranje, što utječe na asimilaciju hranjivih tvari.

Smatralo se da smrt insekta može biti uzrokovana klijavošću spora i proliferacijom vegetativnih stanica u hemokoolu insekta..

Međutim, smatra se da bi smrtnost ovisila više o djelovanju komenzalnih bakterija koje naseljavaju crijevo kukca i to nakon djelovanja toksina B. thuringiensis bi mogao uzrokovati septikemiju.

Toksin B. thuringiensis ne utječe na kralježnjake, jer se probava hrane u potonjem tijelu provodi u kiselim medijima, gdje toksin nije aktiviran.

Ističe njegovu visoku specifičnost kod kukaca, posebno poznatih za lepidoptere. Smatra se sigurnom za većinu entomofaune i nema štetno djelovanje na biljke, to jest, nije fitotoksično.

reference

  1. Hoffe, H. i Whiteley, H. (1989., lipanj). Insekticidni kristalni proteini Bacillus thuringiensis. Mikrobiološki pregled. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. i Travers, R. (1989., listopad). Svjetska obilje i distribucija Bacillus thuringiensis Primijenjena i ekološka mikrobiologija. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. i Yeon, H. (2007) Bacillus thuringiensis kao specifičan, siguran i djelotvoran alat za kontrolu štetočina insekata. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. i Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: općenitosti Pristup njegovoj uporabi u biokontroliranju lepidopteranskih kukaca koji su poljoprivredni štetnici. Argentinski časopis za mikrobiologiju. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. i Dean H. (1998, rujan). Bacillus thuringiensis i njegov pesticidni kristalni protein. Recenzije mikrobiologije i molekularne biologije. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. i Villalobos, S. (2018, siječanj). Rod Bacillus kao agensi biološke kontrole i njegove implikacije u poljoprivrednoj biosigurnosti. Meksički časopis za fitopatologiju. Online objavljivanje.