Bacil thuringiensis

Kultivácia Bacillus thuringiensis v krvnom agari po 48 hodinách pri 37 ° C

Čo je Bacil thuringiensis?

Bacil thuringiensis Je to baktéria, ktorá patrí do širokej skupiny gramovo pozitívnych baktérií, niektoré patogénne a iné úplne neškodné. Je to jedna z baktérií, ktoré sa najviac študovali kvôli tomu, ako užitočné poľnohospodárstvo ako prírodný pesticíd.

Táto užitočnosť je taká, že táto baktéria má zvláštnosť produkcie počas kryštálov fázy sporulácie, ktoré obsahujú proteíny, ktoré sa ukázali ako toxické pre určitý hmyz, ktorý predstavuje skutočné škodcov pre plodiny.

Medzi najvýznamnejšie charakteristiky Bacil thuringiensis Existuje jeho vysoká špecifickosť, bezpečnosť pre človeka, rastliny a zvieratá, ako aj minimálny odpor.

Tieto atribúty mu umožnili umiestniť sa ako jedna z najlepších možností liečby a kontroly škodcov, ktorí spustošili plodiny.

Uspokojivé použitie tejto baktérie sa prejavilo v roku 1938, keď sa objavil prvý pesticíd vyrobený s jeho spórami. Odtiaľ bol príbeh dlhý a prostredníctvom neho bol ratifikovaný Bacil thuringiensis Ako jedna z najlepších možností pri kontrole poľnohospodárskych škodcov.

Taxonómia Bacil thuringiensis

Taxonomická klasifikácia Bacil thuringiensis je:

Doména: Baktéria

Hrana: Firmy

Trieda: Poctivo

Objednať: Baktéria

Rodina: Bacillaceae

Rod: Bacil

Druh: Bacil thuringiensis

Morfológia Bacil thuringiensis

Sú to baktérie, ktoré sú tvarované zaoblenými koncami. Predstavujú večný vzor bičíka, pričom sa po celom povrchu bunky distribuujú.

Má rozmery 3 až 5 mikrónov dlhých 1-1,2 mikrónov. Vo svojich experimentálnych plodinách sa pozorujú kruhové kolónie s priemerom 3 až 8 mm, s pravidelnými hranami a vzhľadom „matného skla“.

Pri pozorovaní na elektronickom mikroskope sú pozorované typické predĺžené bunky, ktoré sú spojené v krátkych reťazcoch.

Tento druh baktérií vytvára spóry, ktoré majú charakteristický elipsoidálny tvar a sú umiestnené v centrálnej časti bunky, bez toho, aby ju spôsobili deformáciu.

Všeobecné charakteristiky Bacil thuringiensis

Po prvé, Bacil thuringiensis Je to gramovo pozitívna baktéria, čo znamená, že pri podstupbe procesu farbenia gramov získava fialové sfarbenie.

Podobne je to baktérie charakterizované svojou schopnosťou kolonizovať rôzne prostredia. Bolo možné ho izolovať vo všetkých druhoch pôdy. Má širokú geografickú distribúciu, ktorá sa dokonca nachádza v Antarktíde, jednom z najviac nepriateľských prostredí na planéte.

Predstavuje aktívny metabolizmus, ktorý je schopný fermentovať uhľohydráty, ako je glukóza, fruktóza, ribóza, maltóza a mrežení. Môže tiež hydrolyzovať škrob, želatínu, glykogén a N-acetyl-glukozamín.

V rovnakom poradí nápadov, Bacil thuringiensis Je to pozitívna kataláza, ktorá je schopná rozdeliť sa na peroxid vodíka vo vode a kyslíku.

Môže vám slúžiť: Nocardia

Keď sa pestoval v strednom agar-sang, bol pozorovaný vzorec hemolýzy beta, čo znamená, že táto baktéria je schopná úplne zničiť erytrocyty.

Pokiaľ ide o svoje environmentálne požiadavky na rast, vyžaduje teplotné rozsahy v rozmedzí od 10 do 15 ° C do 40-45 ° C. Podobne je jeho optimálne pH medzi 5,7 a 7.

Bacil thuringiensis Je to prísna aeróbna baktéria. Musí to byť nevyhnutne v prostredí so širokou dostupnosťou kyslíka.

Výrazná charakteristika Bacil thuringiensis je to, že počas procesu sporulácie vytvára kryštály vytvorené proteínom známym ako toxín Delta. V rámci týchto dvoch skupín boli identifikované: Cry a Cyt.

Tento toxín je schopný vytvoriť smrť určitých hmyzu, ktoré tvoria skutočných škodcov pre rôzne typy plodín.

Životný cyklus

B. thuringiensis Predstavuje životný cyklus s dvoma fázami: jedna z nich charakterizovaná vegetatívnym rastom, iná sporuláciou. Prvý z nich sa vyskytuje v priaznivých podmienkach pre vývoj, ako napríklad prostredia bohoslužby na živiny; druhý v nepriaznivých podmienkach, s nedostatkom potravinového substrátu.

Larvy hmyzu, ako sú motýle, chrobáky alebo muchy, okrem iného kŕmením listov, ovocia alebo iných častí rastliny, môžu baktérie požívať baktérie B. thuringiensis.

V tráviacom trakte hmyzu, kvôli jeho alkalickým charakteristikám, sa kryštalizovaný proteín baktérií rozpustí a aktivuje.

Proteín sa viaže na prijímač v črevných bunkách hmyzu, ktorý tvorí póry, ktoré ovplyvňujú elektrolytickú rovnováhu, čo spôsobuje smrť hmyzu.

Baktérie teda používajú tkaniny mŕtveho hmyzu na jedlo, násobenie a tvorbu nových spór, ktoré budú infikovať nových hostí.

Toxín

Toxíny produkované pomocou B. thuringiensis Majú vysoko špecifickú akciu u bezstavovcov a sú neškodné u stavovcov. Inklúzie parasporales of B. thuringensis Majú rôzne proteíny s rôznorodou a synergickou aktivitou.

B. tarizis Má rôzne faktory virulencie, ktoré zahŕňajú okrem cry a cyt endotoxínov, určitých alfa a beta exotoxínov, chitináz, enterotoxínov, fosfolipáz a hemolyzínov, ktoré zvyšujú ich účinnosť ako entomopatogtogtogtogtogén.

Toxické proteínové kryštály B. thuringiensis Sú degradované v pôde mikrobiálnym pôsobením a môžu byť denaturované výskytom slnečného žiarenia.

Použitie pri kontrole škodcov

Entomopatogénny potenciál Bacil thuringiensis Vysoko využíva sa už viac ako 50 rokov v ochrane plodín.

Vďaka rozvoju biotechnológie a pokroku v tomto bolo možné tento toxický účinok použiť najmä prostredníctvom dvoch trás: vypracovanie pesticídov, ktoré sa používajú priamo v plodinách a vytváranie transgénnych potravín.

Môže vám slúžiť: Flagelina: Štruktúra a funkcie

Mechanizmus pôsobenia toxínov

Aby sme pochopili dôležitosť tejto baktérie pri kontrole škodcov, je dôležité vedieť, aký je útok toxínu v organizme hmyzu.

Jeho mechanizmus pôsobenia je rozdelený do štyroch etáp:

Solubilizácia a spracovanie protoxínov

Kryštály požité larvou hmyzu sa rozpustia v čreve. Pôsobením prítomných proteáz sa transformujú na aktívne toxíny. Tieto toxíny prechádzajú So -založenou peritrofickou membránou (membrána ochrany buniek čreva epitelu).

Únia k prijímačom

Toxíny sa viažu na špecifické miesta, ktoré sa nachádzajú v mikroviniach črevných buniek hmyzu.

Vloženie do tvorby membrány a pórov

Cry proteíny sa vkladajú do membrány a spôsobujú celkové deštrukciu tkaniva tvorbou iónových kanálov.

Citolýza

Smrť črevných buniek. K tomu dochádza niekoľkými mechanizmami, najznámejšia je osmotická cytolýza a inaktivácia systému, ktorý udržiava rovnováhu pH.

Bacil thuringiensis a pesticídy

Akonáhle sa preukázala toxický účinok proteínov produkovaných baktériami, študoval sa jeho potenciálne využitie pri kontrole škodcov v plodinách.

Existuje veľa štúdií, ktoré sa uskutočnili na určenie pesticídových vlastností toxínu produkovaných týmito baktériami.

Kvôli pozitívnym výsledkom týchto vyšetrovaní, Bacil thuringiensis Stal sa najpoužívanejším biologickým insekticídom na celom svete na kontrolu škodcov, ktorí poškodzujú a negatívne ovplyvňujú rôzne plodiny.

Bioinsekticídy založené na Bacil thuringiensis V priebehu času sa vyvinuli. Od prvého, ktorý obsahoval iba spóry a kryštály, po tie, ktoré sú známe ako tretia generácia, ktoré obsahujú rekombinantné baktérie, ktoré generujú toxín BT a majú výhody, ako napríklad dosahovanie rastlinných tkanív.

Dôležitosť toxínu produkovaného touto baktériou je, že nie je účinná iba proti hmyzu, ale aj proti iným organizmom, ako sú nematódy, protozoa a trematody.

Je dôležité objasniť, že tento toxín je úplne neškodný u iných typov živých bytostí, ako sú stavovce, skupina, do ktorej patrí ľudská bytosť. Je to preto, že vnútorné podmienky tráviaceho systému nie sú vhodné na jeho šírenie a účinok.

Bacil thuringiensis a transgénne potraviny

Vďaka technologickým pokrokom, najmä vývoju technológie rekombinantnej DNA, bolo možné vytvoriť rastliny, ktoré sú geneticky imunné voči účinku hmyzu, ktorý spôsobuje spustošenie v plodinách.

Tieto rastliny sú všeobecne známe ako transgénne potraviny alebo geneticky modifikované organizmy.

Táto technológia spočíva v identifikácii sekvencie génov, ktoré kódujú expresiu toxických proteínov v bakteriálnom genóme. Následne sa tieto gény prenášajú do genómu rastlín na liečbu.

Môže vám slúžiť: močovina

Keď rastlina rastie a vyvíja sa, začne syntetizovať toxín, ktorý bol predtým vyrobený Bacil thuringiensis, Byť imúnny voči pôsobeniu hmyzu.

Existuje niekoľko rastlín, v ktorých bola táto technológia použitá. Medzi nimi patrí kukurica, bavlna, zemiaky a sója. Tieto plodiny sú známe ako BT Corn, BT Cotton, atď.

Tieto transgénne potraviny samozrejme vyvolali určité obavy v populácii.

V správe uverejnenej Agentúrou pre životné prostredie Spojených štátov sa však zistilo, že tieto potraviny doteraz nevyjadrili žiadny druh toxicity alebo poškodenia, či už u ľudí alebo u vyšších zvierat.

Účinky hmyzu

Kryštály B. thuringiensis Rozpúšťajú sa v čreve hmyzu s vysokým pH a uvoľňujú sa protoxíny a ďalšie enzýmy a proteíny. Protoxíny sa tak stávajú aktívnymi toxínmi, ktoré sú spojené so špecializovanými prijímajúcimi molekulami črevných buniek.

Toxín b. thuringiensis Vytvára sa pri zastavení príjmu hmyzu, ochrnutí čreva, zvracania, nerovnováhy pri vylučovaní, osmotickej dekompenzácii, všeobecnej ochrnutí a nakoniec smrti.

V dôsledku pôsobenia toxínu, vážne poškodenie, ktoré bránia jeho činnosti, sa vyskytuje v črevnom tkanive, čo ovplyvňuje asimiláciu živín.

Predpokladalo sa, že smrť hmyzu by mohla byť spôsobená klíčením spór a proliferáciou vegetatívnych buniek v hemoséle hmyzu.

Predpokladá sa však, že úmrtnosť by skôr závisela od pôsobenia baktérií na večeru, ktoré obývajú črevo hmyzu a že po pôsobení toxínu z toxínu B. thuringiensis Boli by schopní spôsobiť septikémiu.

Toxín B. thuringiensis Neovplyvňuje stavovce, pretože trávenie potravín v druhom prípade sa vykonáva v kyslom médiu, kde toxín nie je aktivovaný.

Zdôrazňuje svoju vysokú špecifickosť hmyzu, známeho najmä pre Lepidoptera. Považuje sa za neškodnú pre väčšinu entomofauny a nemá škodlivé pôsobenie na rastliny, to znamená, že nie je fytotoxický.

Odkazy

1. Hoffe, h. A Whiteley, h. (1989). Kryštalické proteíny insekticíd Bacil thuringiensis. Mikrobiologické preskúmanie. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. A travers, r. (1989). Celosvetové hojnosť a distribúcia Bacil thuringiensis Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae a., Ming, s., Byung, r. A Yeon, h. (2007).Bacillus thuringiensis ako špecifický, bezpečný a účinný nástroj na kontrolu škodcov hmyzu. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
4. Sauka, D. a Benitende G. (2008). Bacil thuringiensis: Všeobecný. Prístup k jeho zamestnávaniu v biokontrote hmyzu Lepidoptera, ktoré sú poľnohospodárskymi škodcami. Argentínsky mikrobiológia. 40. 124-140.