Bacillus thuringiensis'i omadused, morfoloogia, elutsükkel



Bacillus thuringiensis on bakter, mis kuulub suure hulga grampositiivsete bakterite hulka, mõned patogeensed ja teised täiesti kahjutu. See on üks bakteritest, mida on kõige enam uuritud selle kasulikkuse tõttu põllumajanduses.

See kasulikkus on see, et sellel bakteril on oma sporulatsioonifaasi ajal iseärasusena kristallid, mis sisaldavad teatud putukate jaoks toksilisi aineid, mis kujutavad endast põllukultuuride tõelist kahjurit..

Üks kõige silmapaistvamaid omadusi Bacillus thuringiensis Leitakse selle kõrge spetsiifilisus, ohutus inimestele, taimedele ja loomadele ning minimaalne jääk. Need atribuudid võimaldasid tal panna end üheks parimaks võimaluseks taimekahjustajate kahjurite raviks ja kontrollimiseks.

Selle bakteri edukas kasutamine ilmnes 1938. aastal, kui tekkis esimene selle spooridega toodetud pestitsiid. Sealt on ajalugu olnud pikk ja selle kaudu on see ratifitseerinud Bacillus thuringiensis üks parimaid võimalusi põllumajanduslike kahjurite kontrollimisel.

Indeks

  • 1 Taksonoomia
  • 2 Morfoloogia
  • 3 Üldised omadused
  • 4 Elutsükkel
    • 4.1 toksiin
  • 5 Kasutab kahjuritõrjet
    • 5.1 toksiini toimemehhanism
    • 5.2 Bacillus thuringiensis ja pestitsiidid
    • 5.3 Bacillus thuringiensis ja transgeensed toidud
  • 6 Mõju putukale
  • 7 Viited

Taksonoomia

Taksonoomiline liigitus. \ T Bacillus thuringiensis on:

Domeen: Bakterid

Varjupaik: Firmicutes

Klass: Batsillid

Tellimus: Bacillales

Perekond: Bacillaceae

Sugu: Bacillus

Liik: Bacillus thuringiensis

Morfoloogia

Need on bakterid, millel on ümarate otstega vardad. Nad kujutavad endast perimeetri liputusmustrit, kusjuures flagella jaotub kogu raku pinnale.

Selle mõõtmed on 3-5 mikronit ja laiused 1-1,2 mikronit. Katsekultuurides täheldatakse ringikujulisi kolooniaid, mille läbimõõt on 3-8 mm, regulaarse servaga ja "mattklaasi" välimusega..

Elektronmikroskoopi jälgides täheldatakse lühikestes ahelates ühendatud tüüpilisi piklikke rakke.

See bakteriliik toodab eoseid, millel on iseloomulik ellipsoidne kuju ja mis asuvad raku keskosas, põhjustamata samasugust deformatsiooni..

Üldised omadused

Esiteks, Bacillus thuringiensis on grampositiivne bakter, mis tähendab, et Grami värvimisprotsessi käigus omandab ta violetse värvuse.

Samuti on see bakter, mida iseloomustab võime koloniseerida erinevaid keskkondi. Seda on olnud võimalik eraldada kõigis mullatüüpides. See on lai geograafiline jaotus, mis on leitud isegi Antarktikas, mis on üks planeedi vaenulikumaid keskkondi.

Esitleb aktiivset ainevahetust, mis on võimeline fermenteerima süsivesikuid nagu glükoos, fruktoos, riboos, maltoos ja trehaloos. Samuti võib see hüdrolüüsida tärklist, želatiini, glükogeeni ja N-atsetüül-glükoosamiini.

Selles samas järjekorras Bacillus thuringiensis See on positiivne katalaas, mis on võimeline lagundama vesinikperoksiidi vees ja hapnikus.

Kui seda on kasvatatud agarveresöötmes, on täheldatud beeta hemolüüsi mustrit, mis tähendab, et see bakter on võimeline erütrotsüüte täielikult hävitama.

Keskkonnanõuded kasvuks nõuavad temperatuurivahemikke 10-15 ° C kuni 40-45 ° C. Samamoodi on selle optimaalne pH vahemikus 5,7 kuni 7.

The Bacillus thuringiensis See on range aeroobne bakter. Kohustuslik peab olema keskkonnas, kus on palju hapnikku.

. \ T Bacillus thuringiensis on see, et sporulatsiooniprotsessi käigus tekitab see kristalle, mis koosneb delta-toksiinina tuntud valgust. Nendes kahes rühmas on kindlaks tehtud: Cry ja Cyt.

See toksiin on võimeline põhjustama teatud putukate surma, mis on eri liiki põllukultuuride tõelised kahjurid.

Elutsükkel

B. thuringiensis See kujutab endast kahe faasiga elutsüklit: üks neist iseloomustab vegetatiivset kasvu, teine ​​sporulatsiooni teel. Esimene toimub soodsates arengutingimustes, nagu toitainerikas keskkond, teine ​​ebasoodsates tingimustes, toidupõhise substraadi puudus.

Putukate vastsed, nagu liblikad, mardikad või kärbsed, võivad süüa bakterite endospore, toites taime lehti, puuvilju või muid taimeosi. B. thuringiensis.

Putuka seedetraktis lahustub ja aktiveerub bakteri kristalliseeritud valk tänu putuka aluselistele omadustele. Valk seostub putukate soolestikus olevate retseptoritega, moodustades pooride, mis mõjutavad elektrolüütide tasakaalu, põhjustades putukate surma..

Seega kasutab bakter surnud putuka kudesid söötmiseks, paljundamiseks ja uute spooride moodustamiseks, mis nakatavad uusi peremeesorganisme.

Toksiin

Toksiinid, mida toodavad B. thuringiensis nad on selgrootutel väga spetsiifilised ja on selgroogsete jaoks ohutud. . \ T B. thuringensis neil on erinevad ja erinevad sünergistlikud valgud.

B. thuringiensis Sellel on mitmeid virulentsustegureid, mis hõlmavad lisaks delta endotoksiinidele Cry ja Cyt, teatud alfa- ja beeta-eksotoksiinid, kitinaasid, enterotoksiinid, fosfolipaasid ja hemolüsiinid, mis suurendavad selle efektiivsust entomopatogeenina.

Toksilised valgu kristallid B. thuringiensis, need lagunevad mullas mikroobse toimega ja neid saab denatureerida päikesekiirguse esinemissagedusega.

Kasutab kahjuritõrjet

Bacillus thuringiensis'i entomopatogeenset potentsiaali on põllukultuuride kaitseks enam kui 50 aastat väga hästi ära kasutatud..

Tänu biotehnoloogia arengule ja selle edusammudele on olnud võimalik kasutada seda toksilist mõju kahe peamise marsruudi kaudu: pestitsiidide valmistamine, mida kasutatakse otseselt põllukultuurides, ja transgeensete toiduainete loomine..

Toksiini toimemehhanism

Selleks, et mõista selle bakteri tähtsust kahjurite tõrjumisel, on oluline teada, kuidas putukate organismis tekivad toksiinirünnakud..

Selle toimemehhanism on jagatud neljaks etapiks:

Cry protoksiinide solubiliseerimine ja töötlemine: putukamarva poolt neelatud kristallid lahustuvad sooles. Olemasolevate proteaaside toimel transformeeritakse nad aktiivseteks toksiinideks. Need toksiinid läbivad nn peritroofse membraani (soole epiteelirakkude kaitsva membraani)..

Liitu vastuvõtjatega: toksiinid seonduvad spetsiifiliste saitidega, mis paiknevad putukate soolte rakkude mikrovillides.

Membraani sisestamine ja pooride moodustumine: Cry-valgud sisestatakse membraanile ja põhjustavad ioonkanalite moodustumise kaudu koe täieliku hävimise.

Tsütolüüs: soolte rakkude surm. See toimub mitme mehhanismi kaudu, kõige tuntum on osmootne tsütolüüs ja süsteemi inaktiveerimine, mis säilitab pH tasakaalu.

Bacillus thuringiensis ja pestitsiidid

Kui bakterite toodetud valkude toksiline toime on kontrollitud, uuriti selle potentsiaalset kasutamist taimekahjurite kontrollis..

Nende bakterite poolt toodetud toksiini pestitsiidide omaduste kindlakstegemiseks on tehtud palju uuringuid. Nende uurimiste positiivsete tulemuste tõttu \ t Bacillus thuringiensis See on muutunud bioloogiliseks insektitsiidiks, mida kõige rohkem kasutatakse kahjurite tõrjeks, mis kahjustavad ja mõjutavad negatiivselt erinevaid kultuure.

Bioinsektitsiidid põhinevad Bacillus thuringiensis Nad on aja jooksul arenenud. Esimesest, mis sisaldas ainult eoseid ja kristalle, kolmandat põlvkonda tuntud, mis sisaldavad bt-toksiini genereerivaid rekombinantseid baktereid ja millel on eeliseid, nagu taimede kudede jõudmine.

Selle bakteri poolt toodetud toksiini tähtsus on see, et see ei ole efektiivne ainult putukate, vaid ka teiste organismide, näiteks nematoodide, algloomade ja trematoodide vastu..

Oluline on selgitada, et see toksiin on täiesti ohutu teistel elusolenditel, nagu selgroogsed, grupp, kuhu inimene kuulub. Seda seetõttu, et seedetrakti sisemised tingimused ei sobi selle proliferatsiooniks ja toimeks.

Bacillus thuringiensis ja transgeensed toidud

Tänu tehnoloogilisele arengule, eriti rekombinantse DNA tehnoloogia arengule, on olnud võimalik luua taimi, mis on geneetiliselt immuunsed nende putukate mõju suhtes, mis kahjustavad põllukultuure. Need taimed on üldtuntud kui transgeensed toidud või geneetiliselt muundatud organismid.

See tehnoloogia hõlmab bakteri genoomi identifitseerimist toksiliste valkude ekspressiooni kodeerivate geenide järjestust. Hiljem kantakse need geenid töödeldava taime genoomi.

Kui taim kasvab ja areneb, hakkab see sünteesima toksiini, mille varem toodeti Bacillus thuringiensis, on siis immuunne putukate tegevuse suhtes.

Seal on mitu tehast, kus seda tehnoloogiat on rakendatud. Nende hulgas on mais, puuvill, kartul ja sojaoad. Neid põllukultuure tuntakse bt maisina, bt puuvillana jne..

Loomulikult on need geneetiliselt muundatud toiduained elanikkonnale teatavat muret tekitanud. Ameerika Ühendriikide Keskkonnaagentuuri avaldatud aruandes tehti siiski kindlaks, et need toidud ei ole ajakohasel kujul avaldanud mistahes mürgisust ega kahjustusi inimestel ega kõrgematel loomadel..

Mõju putukale

Kristallid B. thuringiensis nad lahustuvad kõrge pH ja putukate sooles, vabanevad protoksiidid ja teised ensüümid ja valgud. Seega muundatakse protoksiinid aktiivseteks toksiinideks, mis seonduvad soolte rakkude spetsialiseeritud retseptormolekulidega.

Toksiin B. thuringiensis tekitab putukate allaneelamise, soole paralüüsi, oksendamise, eritumise tasakaalu, osmootset dekompensatsiooni, üldist halvatust ja lõpuks surma.

Toksiini toime tõttu tekivad soolestiku koes tõsised kahjustused, mis takistavad selle toimimist, mõjutades toitainete omastamist.

On arvestatud, et putuka surm võib olla tingitud eostike idanemisest ja vegetatiivsete rakkude paljunemisest putuka hemokooris..

Siiski arvatakse, et suremus sõltub pigem putukate soolestikus elavate kommertsiaalsete bakterite toimest ja et pärast toksiini toimumist B. thuringiensis oleks võimeline tekitama septitseemiat.

Toksiin B. thuringiensis see ei mõjuta selgroogseid, sest toidu seedimine viimases toimub happelises keskkonnas, kus toksiini ei aktiveerita..

Tõstab esile selle suurt spetsiifilisust putukatel, eriti lepidoptera puhul. Seda peetakse enamiku entomofauna jaoks ohutuks ja ta ei avalda kahjulikku mõju taimedele, st see ei ole fütotoksiline.

Viited

  1. Hoffe, H. ja Whiteley, H. (1989, juuni). Insektitsiidsed kristallvalgud. \ T Bacillus thuringiensis. Mikrobioloogiline ülevaade. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. ja Travers, R. (1989, oktoober). Maailma arvukus ja levik Bacillus thuringiensis Rakendatud ja keskkonna mikrobioloogia. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. ja Yeon, H. (2007), Bacillus thuringiensis kui spetsiifiline, ohutu ja efektiivne vahend putukate kahjuritõrjeks. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. ja Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: üldistused Lähenemisviis selle kasutamiseks põllukultuuride putukate biokontrollis, mis on põllumajanduslikud kahjurid. Argentiina mikrobioloogia ajakiri. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. ja Dean H. (1998, september). Bacillus thuringiensis ja selle pestitsiidse kristalli valk. Mikrobioloogia ja molekulaarbioloogia ülevaated. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. ja Villalobos, S. (2018, jaanuar). Perekond Bacillus kui bioloogilise kontrolli agensid ja selle mõju põllumajanduslikule bioohutusele. Mehhiko ajakiri fütopatoloogias. Online-väljaanne.