Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis dyrking i blodagar, etter 48 timer ved 37 ° C

Hva er Bacillus thuringiensis?

Bacillus thuringiensis Det er en bakterie som tilhører en bred gruppe gram -positive bakterier, noen patogene og andre helt ufarlige. Det er en av bakteriene som har blitt studert mest på grunn av hvor nyttig jordbruk som et naturlig plantevernmiddel.

Dette verktøyet er at denne bakterien har særegenheten ved å produsere under sine sporulasjonsfasekrystaller som inneholder proteiner som viser seg å være giftige for visse insekter som utgjør ekte skadedyr for avlinger.

Blant de mest fremragende egenskapene til Bacillus thuringiensis Det er dens høye spesifisitet, sikkerhet for mennesker, planter og dyr, så vel som minstemotstanden.

Disse attributtene tillot ham å plassere seg som et av de beste alternativene for behandling og kontroll av skadedyr som herjet avlinger.

Den tilfredsstillende bruken av denne bakterien ble tydelig i 1938 da det første plantevernmiddelet produsert med sporer dukket opp. Derfra har historien vært lang og gjennom den er den blitt ratifisert til Bacillus thuringiensis som et av de beste alternativene når du kontrollerer skadedyr.

Taksonomi av Bacillus thuringiensis

Den taksonomiske klassifiseringen av Bacillus thuringiensis er:

Domene: Bakterie

Kant: Firmicutes

Klasse: Bacilli

Rekkefølge: Bacillaler

Familie: Bacillaceae

Kjønn: Bacillus

Arter: Bacillus thuringiensis

Morfologi av Bacillus thuringiensis

De er bakterier som er formet med avrundede ender. De presenterer et perpetrisk flagellasjonsmønster, med Scourges fordelt på celleoverflaten.

Den har dimensjoner på 3-5 mikron lang med 1-1,2 mikron. I sine eksperimentelle avlinger observeres sirkulære kolonier, med en diameter på 3-8 mm, med vanlige kanter og et utseende av "frostet glass".

Når de observeres ved det elektroniske mikroskopet, blir de typiske langstrakte cellene observert, sammen med korte kjeder.

Denne typen bakterier produserer sporer som har en karakteristisk ellipsoidal form og er lokalisert i den sentrale delen av cellen, uten å forårsake deformasjon av den.

Generelle kjennetegn på Bacillus thuringiensis

Først av alt, Bacillus thuringiensis Det er en gram -positiv bakterie, som betyr at når den gjennomgår gramfargingsprosessen, får den en fiolett farge.

På samme måte er det en bakterie preget av dens evne til å kolonisere forskjellige miljøer. Det har vært mulig å isolere det i alle typer jordsmonn. Den har en bred geografisk distribusjon, etter og med å ha funnet i Antarktis, et av de mest fiendtlige miljøene på planeten.

Den presenterer en aktiv metabolisme, og kan gjære karbohydrater som glukose, fruktose, ribose, maltose og travel. Det kan også hydrolyserstivelse, gelatin, glykogen og N-acetyl-glukosamin.

I den samme orden av ideer, Bacillus thuringiensis Det er positivt katalase, å kunne bryte ned til hydrogenperoksyd i vann og oksygen.

Kan tjene deg: Nocardia

Når det er blitt dyrket i middelagar-sangen, er det observert et beta-hemolysemønster, noe som betyr at denne bakterien er i stand til å ødelegge erytrocytter fullstendig.

Når det gjelder miljøkravene for vekst, krever det temperaturområder fra 10-15 ° C til 40-45 ° C. Tilsvarende er dens optimale pH mellom 5,7 og 7.

Bacillus thuringiensis Det er en streng aerob bakterie. Det må nødvendigvis være i et miljø med bred oksygentilgjengelighet.

Det særegne kjennetegnet ved Bacillus thuringiensis er at under sporulasjonsprosessen genererer den krystaller som er sammensatt av et protein kjent som delta -toksin. Innenfor disse to gruppene er blitt identifisert: Cry og Cyt.

Dette giftstoffet er i stand til å generere døden til visse insekter som utgjør ekte skadedyr for forskjellige typer avlinger.

Livssyklus

B. thuringiensis Den presenterer en livssyklus med to faser: en av dem preget av vegetativ vekst, en annen ved sporulering. Den første av dem forekommer i gunstige forhold for utvikling, for eksempel næringsrike miljøer; det andre under ugunstige forhold, med mangel på matunderlag.

Insektlarver som sommerfugler, biller eller fluer, blant andre, ved å mate på bladene, frukt eller andre deler av planten, kan innta bakteriene B. thuringiensis.

På grunn av dets alkaliske egenskaper, blir det krystalliserte proteinet til bakteriene oppløst og aktivert i fordøyelseskanalen til insektet.

Proteinet binder seg til en mottaker i tarmcellene i insektet, og danner en pore som påvirker den elektrolytiske balansen, og forårsaker insektets død.

Dermed bruker bakteriene de døde insektstoffene til mat, multiplikasjon og dannelse av nye sporer som vil infisere nye gjester.

Giftstoff

Giftstoffer produsert av B. thuringiensis De har svært spesifikk handling i virvelløse dyr og er ufarlige i virveldyr. Inneslutningene parasporales av B. thuringensis De har forskjellige proteiner med mangfoldig og synergistisk aktivitet.

B. Thuringienisis Det har varierte virulensfaktorer som inkluderer, i tillegg til CRY og CYT -endotoksiner, visse alfa- og beta -eksotoksiner, kitinaser, enterotoksiner, fosfolipaser og hemolysiner, noe som forbedrer effektiviteten deres som entomopatogen.

De giftige proteinkrystaller av B. thuringiensis De blir degradert i jorden ved mikrobiell virkning og kan denatureres ved forekomst av solstråling.

Bruker i skadedyrbekjempelse

Entomopatogenpotensialet til Bacillus thuringiensis Det har blitt sterkt utnyttet i mer enn 50 år i avlingsbeskyttelse.

Takket være utviklingen av bioteknologi og fremskritt i dette, har det vært mulig å bruke denne giftige effekten gjennom to ruter hovedsakelig: utdyping av plantevernmidler som brukes direkte i avlinger og opprettelsen av transgen matvarer.

Kan tjene deg: Flagelina: Struktur og funksjoner

Toksinhandlingsmekanisme

For å forstå viktigheten av denne bakterien i skadedyrbekjempelse, er det viktig å vite hvordan toksinangrep er i insektorganismen.

Handlingsmekanismen er delt inn i fire stadier:

Solubilisering og protoksiner behandler gråt

Krystallene som er inntatt av insektlarven, oppløses i tarmen. Ved handling av proteasene som er til stede, forvandles de til aktive giftstoffer. Disse giftstoffene går gjennom den så kalt peritrofiske membranen (tarmpitelcellebeskyttelsesmembran).

Union til mottakere

Giftstoffer binder seg til spesifikke steder som er lokalisert i mikrovingene til insektets tarmceller.

Innføring i membranen og poredannelsen

Cry Proteins settes inn i membranen og forårsaker total ødeleggelse av vevet gjennom dannelse av ioniske kanaler.

Citolyse

Død av tarmceller. Dette skjer gjennom flere mekanismer, den mest kjente er den osmotiske cytolysen og inaktiveringen av systemet som opprettholder balansen i pH.

Bacillus thuringiensis og plantevernmidler

Når den giftige effekten av proteinene som ble produsert av bakteriene ble bevist, ble dens potensielle bruk i kontrollen av skadedyr i avlinger studert.

Det er mange studier som har blitt utført for å bestemme plantevernmiddelegenskapene til toksin produsert av disse bakteriene.

På grunn av de positive resultatene av disse undersøkelsene, Bacillus thuringiensis Det har blitt det mest brukte biologiske insektmidlet over hele verden for å kontrollere skadedyr som skader og påvirker de forskjellige avlingene negativt.

Bioinsektmidler basert på Bacillus thuringiensis De har utviklet seg over tid. Fra førstnevnte, som bare inneholdt sporer og krystaller, til de kjent som tredje generasjon, som inneholder rekombinante bakterier som genererer BT -toksinet og har fordeler som å nå plantevev.

Viktigheten av toksin produsert av denne bakterien er at den ikke bare er effektiv mot insekter, men også mot andre organismer som nematoder, protozoer og trematoder.

Det er viktig å avklare at dette toksinet er helt ufarlig i andre typer levende vesener som virveldyr, en gruppe som mennesket tilhører. Dette er fordi de interne forholdene i fordøyelsessystemet ikke er egnet for spredning og effekt.

Bacillus thuringiensis og transgene matvarer

Takket være teknologiske fremskritt, spesielt utviklingen av rekombinant DNA -teknologi, har det vært mulig å lage planter som er genetisk immun mot effekten av insekter som forårsaker herjinger i avlinger.

Disse plantene er generisk kjent som transgene matvarer eller genmodifiserte organismer.

Denne teknologien består av å identifisere sekvensen av gener som koder for ekspresjonen av toksiske proteiner i bakteriegenomet. Deretter blir disse genene overført til plantens genom for å behandle.

Kan tjene deg: Ureaplasma

Når planten vokser og utvikler seg, begynner den å syntetisere giftstoffet som tidligere ble produsert av Bacillus thuringiensis, å være immun mot insekters handling.

Det er flere planter der denne teknologien er blitt brukt. Blant disse er mais, bomull, potet og soya. Disse avlingene er kjent som BT -mais, BT -bomull, etc.

Selvfølgelig har disse transgene matvarene generert en viss bekymring i befolkningen.

I en rapport publisert av USAs miljøbyrå ble det imidlertid bestemt at disse matvarene til dags dato ikke har uttrykt noen form for toksisitet eller skade, verken hos mennesker eller høyere dyr.

Insekteffekter

Krystaller av B. thuringiensis De oppløses i tarmen av insektet med høy pH og protoksinene frigjøres, og andre enzymer og proteiner. Dermed blir protoksinene aktive giftstoffer som er koblet til de spesialiserte mottakende molekylene i tarmcellene.

Giftstoff av b. thuringiensis Det produserer i insektopptak av inntak, lammelse av tarmen, oppkast, ubalanse i utskillelse, osmotisk dekompensasjon, generell lammelse og til slutt død.

På grunn av virkningen av toksin, oppstår alvorlig skade som forhindrer dens drift i tarmvev, noe som påvirker assimilering av næringsstoffer.

Det har blitt vurdert at insektets død kan være forårsaket av spiring av sporer og spredning av vegetative celler i insektets hemocele.

Imidlertid antas det at dødeligheten vil avhenge heller av virkningen av spisesteder som bebor tarmen til insektet, og at etter virkningen av giftstoffet til B. thuringiensis De ville være i stand til å forårsake septikemi.

Giftstoff av B. thuringiensis Det påvirker ikke virveldyr, fordi fordøyelsen av mat i sistnevnte gjøres i sure medier, hvor toksin ikke aktiveres.

Den fremhever dens høye spesifisitet hos insekter, spesielt kjent for Lepidoptera. Det anses som ufarlig for de fleste entomofauna og har ingen skadelig handling på planter, det vil si at det ikke er fytotoksisk.

Referanser

1. Hoffe, h. Og Whiteley, h. (1989). Krystallproteiner insektmiddel av Bacillus thuringiensis. Mikrobiologisk gjennomgang. 53 (2). 242-255.
2. Martin, s. Og travers, r. (1989). Verdensomspennende overflod og distribusjon av Bacillus thuringiensis Anvendt og miljømikrobiologi. 55 (10). 2437-2442.
3. ROH, J., Jae, og., Ming, s., Byung, r. Og yeon, h. (2007).Bacillus thuringiensis som et spesifikt, trygt og effektivt verktøy for skadedyrkontroll. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
4. Sauka, d. og Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: Generell. En tilnærming til dens sysselsetting i biokontroll av Lepidoptera -insekter som er jordbruksskadegår. Argentinsk mikrobiologi magasin. 40. 124-140.