Bacillus thuringiensis īpašības, morfoloģija, dzīves cikls



Bacillus thuringiensis ir baktērija, kas pieder pie lielas gram-pozitīvu baktēriju grupas, dažas patogēnas un citas pilnīgi nekaitīgas. Tā ir viena no visvairāk pētītajām baktērijām, jo ​​tās ir noderīgas lauksaimniecībā.

Šī lietderība ir tāda, ka šai baktērijai ir savs sporulācijas fāzes veidošanas īpatnības kristāli, kas satur olbaltumvielas, kas izrādās toksiskas dažiem kukaiņiem, kas veido patiesus kaitēkļus kultūraugiem.

Starp izcilākajām Bacillus thuringiensis Tajā ir atrodama augsta specifika, drošība cilvēkiem, augiem un dzīvniekiem, kā arī tā minimālā atlikums. Šie atribūti ļāva viņam pozicionēt sevi kā vienu no labākajām iespējām kaitēkļu ārstēšanai un kontrolei, kas skāra augus.

Šīs baktērijas veiksmīga lietošana kļuva redzama 1938. gadā, kad radās pirmais pesticīds, kas ražots ar sporām. No turienes vēsture ir bijusi ilga un caur to ir ratificējusi Bacillus thuringiensis kā viens no labākajiem risinājumiem, lai kontrolētu lauksaimniecības kaitēkļus.

Indekss

  • 1 Taksonomija
  • 2 Morfoloģija
  • 3 Vispārīgi raksturlielumi
  • 4 Dzīves cikls
    • 4.1. Toksīns
  • 5 Izmanto kaitēkļu apkarošanai
    • 5.1. Toksīna darbības mehānisms
    • 5.2 Bacillus thuringiensis un pesticīdi
    • 5.3. Bacillus thuringiensis un transgēni pārtikas produkti
  • 6 Ietekme uz kukaiņu
  • 7 Atsauces

Taksonomija

Taksonomiskā klasifikācija. \ T Bacillus thuringiensis ir:

Domēns: Baktērijas

Patvērums: Apstiprina

Klase: Bacilli

Pasūtījums: Bacillales

Ģimene: Bacillaceae

Dzimums: Bacillus

Suga: Bacillus thuringiensis

Morfoloģija

Tās ir baktērijas, kurām ir apaļi galiņi. Tie attēlo perimetra karodrējumu, ar flagellu izdalās visā šūnas virsmā.

Tā izmēri ir 3-5 mikroni un platums 1-1,2 mikroni. Eksperimentālajās kultūrās novērotas apļveida kolonijas, kuru diametrs ir 3-8 mm, ar regulārām malām un "matēta stikla" izskatu..

Novērojot elektronu mikroskopu, tiek novērotas tipiskās iegarenas šūnas, kas savienotas īsās ķēdēs.

Šī baktēriju suga rada sporas, kurām ir raksturīga elipsoīda forma un kas atrodas šūnas centrālajā daļā, neradot tādas pašas deformācijas..

Vispārīgās īpašības

Pirmkārt, Bacillus thuringiensis ir gram-pozitīva baktērija, kas nozīmē, ka, pakļaujot Gram traipu procesam, tā iegūst violetu krāsu.

Tāpat tā ir baktērija, ko raksturo tā spēja kolonizēt dažādas vides. To ir iespējams izolēt visos augsnes veidos. Tai ir plašs ģeogrāfiskais sadalījums, atrodoties pat Antarktīdā, kas ir viena no naidīgākajām vidēm uz planētas.

Iepazīstina ar aktīvu metabolismu, kas spēj fermentēt ogļhidrātus, piemēram, glikozi, fruktozi, ribozi, maltozi un trehalozi. Tā var arī hidrolizēt cieti, želatīnu, glikogēnu un N-acetilglikozamīnu.

Tajā pašā kārtībā idejas Bacillus thuringiensis Tā ir pozitīva katalāze, kas spēj sadalīt ūdeņraža peroksīdu ūdenī un skābeklī.

Kad tas ir audzēts agara asins vidē, ir novērots beta hemolīzes modelis, kas nozīmē, ka šī baktērija spēj pilnībā iznīcināt eritrocītus.

Attiecībā uz vides prasībām attiecībā uz augšanu tas prasa temperatūras diapazonu no 10 - 15 ° C līdz 40 - 45 ° C. Tādā pašā veidā tā optimālais pH ir no 5,7 līdz 7.

The Bacillus thuringiensis Tā ir stingra aerobā baktērija. Obligātajam jābūt vidē ar plašu skābekļa pieejamību.

Īpatnība. \ T Bacillus thuringiensis sporulācijas procesā tas rada kristālus, ko veido proteīns, kas pazīstams kā delta toksīns. Šajās divās grupās ir identificētas: Cry un Cyt.

Šis toksīns spēj izraisīt dažu kukaiņu nāvi, kas ir patiesie kaitēkļi dažādu veidu kultūrām.

Dzīves cikls

B. thuringiensis Tas parāda dzīves ciklu ar divām fāzēm: vienu no tām raksturo veģetatīvā augšana, otrs - sporulācija. Pirmais notiek labvēlīgos attīstības apstākļos, piemēram, barības vielu bagātīgā vidē, otrā - nelabvēlīgos apstākļos, ar pārtikas substrāta trūkumu.

Cita veida kukaiņu kāpuri, piemēram, tauriņi, vaboles vai mušas, var ēst baktēriju endosporus, barojot tos ar augu, augļu vai citu augu daļu. B. thuringiensis.

Kukaiņu gremošanas traktā kukaiņu sārmu īpašību dēļ baktērijas kristalizētais proteīns izšķīst un aktivizējas. Proteīns saistās ar receptoriem kukaiņu zarnu šūnās, veidojot poru, kas ietekmē elektrolītu līdzsvaru, izraisot kukaiņu nāvi..

Tādējādi baktērija izmanto mirušā kukaiņa audus tās barošanai, vairošanai un jaunu sporu veidošanai, kas inficēs jaunus saimniekus..

Toksīns

Toksīni, ko ražo B. thuringiensis tie rada ļoti specifisku darbību bezmugurkaulniekiem un ir nekaitīgi mugurkaulniekiem. Parasporālie ieslēgumi B. thuringensis tiem ir dažādi proteīni ar daudzveidīgu un sinerģisku aktivitāti.

B. thuringiensis Tam ir vairāki virulences faktori, kas ietver ne tikai delta endotoksīnus Cry un Cyt, bet arī dažus alfa un beta eksotoksīnus, kitināzes, enterotoksīnus, fosfolipāzes un hemolizīnus, kas palielina tā efektivitāti kā entomopatogēnu..

Toksisko proteīnu kristāli B. thuringiensis, tie ir noārdīti augsnē ar mikrobu iedarbību, un tos var denaturēt saules starojuma biežums.

Izmanto kaitēkļu apkarošanai

Bacillus thuringiensis entomopatogēnais potenciāls jau vairāk nekā 50 gadus ir augsti izmantots augu aizsardzībā..

Pateicoties biotehnoloģijas attīstībai un tās attīstībai, šo toksisko efektu ir iespējams izmantot, izmantojot divus galvenos maršrutus: pesticīdu sagatavošanu, kas tiek izmantoti tieši kultūrās, un transgēnu pārtikas produktu radīšanu..

Toksīna darbības mehānisms

Lai saprastu šīs baktērijas nozīmi kaitēkļu kontrolē, ir svarīgi zināt, kā toksīni uzbrūk kukaiņu organismā..

Tās darbības mehānisms ir sadalīts četros posmos:

Cry protoksīnu šķīdināšana un apstrāde: kristāli, ko iekaro kukaiņu kāpurs, izšķīst zarnās. Klātbūtnē esošās proteāzes iedarbojas uz aktīviem toksīniem. Šie toksīni iziet cauri tā saucamajai peritrofai membrānai (zarnu epitēlija šūnu aizsargplēvei)..

Savienība ar uztvērējiem: toksīni saistās ar specifiskām vietām, kas atrodas kukaiņu zarnu šūnu mikrovillos.

Ievietošana membrānā un poru veidošanās: Cry proteīni tiek ievietoti membrānā un rada pilnīgu audu iznīcināšanu, veidojot jonu kanālus.

Citolīze: zarnu šūnu nāve. Tas notiek, izmantojot vairākus mehānismus, no kuriem visvairāk zināms ir osmotiskā citolīze un sistēmas inaktivācija, kas uztur pH līdzsvaru..

Bacillus thuringiensis pesticīdus

Pēc tam, kad tika pārbaudīta baktēriju ražoto olbaltumvielu toksiskā iedarbība, tika pētīts tā potenciālais pielietojums kaitēkļu kontrolē..

Ir veikti daudzi pētījumi, lai noteiktu šo baktēriju radītā toksīna pesticīdu īpašības. Ņemot vērā šo izmeklēšanu pozitīvos rezultātus, \ t Bacillus thuringiensis Tā ir kļuvusi par bioloģisko insekticīdu, ko visbiežāk izmanto pasaulē, lai kontrolētu kaitēkļus, kas bojā un negatīvi ietekmē dažādas kultūras.

Pamatojoties uz. \ T Bacillus thuringiensis Tie laika gaitā ir attīstījušies. No pirmās, kas saturēja tikai sporas un kristālus, līdz tiem, kas pazīstami kā trešās paaudzes, kas satur rekombinantas baktērijas, kas rada bt toksīnu un kurām piemīt priekšrocības, piemēram, sasniedzot augu audus..

Šīs baktērijas ražotā toksīna nozīme ir tāda, ka tā ir ne tikai efektīva pret kukaiņiem, bet arī pret citiem organismiem, piemēram, nematodiem, vienšūņiem un trematodiem..

Ir svarīgi precizēt, ka šis toksīns ir pilnīgi nekaitīgs cita veida dzīvajām būtnēm, piemēram, mugurkaulniekiem, grupai, kurai pieder cilvēks. Tas ir tāpēc, ka gremošanas sistēmas iekšējie apstākļi nav piemēroti tā izplatīšanai un iedarbībai.

Bacillus thuringiensis un transgēnu pārtiku

Pateicoties tehnoloģiskajam progresam, jo ​​īpaši rekombinanto DNS tehnoloģiju attīstībai, ir iespējams izveidot augus, kas ir ģenētiski neaizsargāti pret kukaiņu, kas grauj kultūras, ietekmi. Šie augi ir vispārīgi pazīstami kā transgeniski pārtikas produkti vai ģenētiski modificēti organismi.

Šī tehnoloģija sastāv no baktērijas genoma identificēšanas gēnu secības, kas kodē toksisko proteīnu ekspresiju. Vēlāk šie gēni tiek pārnesti uz ārstējamā auga genomu.

Augam augot un attīstoties, tas sāk sintezēt toksīnu, ko iepriekš ražoja Bacillus thuringiensis, tā ir imūns pret kukaiņu darbību.

Ir vairākas iekārtas, kurās šī tehnoloģija ir izmantota. To vidū ir kukurūza, kokvilna, kartupeļi un sojas pupas. Šīs kultūras sauc par bt kukurūzu, bt kokvilnu utt..

Protams, šie ĢM pārtikas produkti ir radījuši bažas iedzīvotājiem. Tomēr Amerikas Savienoto Valstu Vides aģentūras publicētajā ziņojumā tika konstatēts, ka šie pārtikas produkti līdz šim nav parādījuši nekādu toksicitāti vai kaitējumu ne cilvēkiem, ne augstākiem dzīvniekiem..

Ietekme uz kukaiņu

Kristāla kristāli B. thuringiensis tie izšķīst kukaiņu zarnās ar augstu pH līmeni, un atbrīvojas protoksīni un citi fermenti un proteīni. Tādējādi protoksīni tiek pārvērsti par aktīviem toksīniem, kas saistīti ar zarnu šūnu specializētajām receptoru molekulām.

Toksīns no B. thuringiensis izraisa kukaiņu pārtraukšanu, zarnu paralīzi, vemšanu, ekskrēcijas nelīdzsvarotību, osmotisku dekompensāciju, vispārēju paralīzi un beidzot nāvi.

Sakarā ar toksīna iedarbību zarnu audos rodas nopietni bojājumi, kas traucē tās darbību, kas ietekmē barības vielu asimilāciju..

Tiek uzskatīts, ka kukaiņu nāvi var izraisīt sporas dīgtspēja un veģetatīvo šūnu izplatīšanās kukaiņu hemocoelā..

Tomēr tiek uzskatīts, ka mirstība drīzāk būtu atkarīga no komensālo baktēriju darbības, kas apdzīvo kukaiņu zarnu, un ka pēc toksīna iedarbības. B. thuringiensis varētu izraisīt septicēmiju.

Toksīns B. thuringiensis tas neietekmē mugurkaulniekus, jo pārtikas produktu sagremošana pēdējos tiek veikta skābā vidē, kur toksīns nav aktivizēts..

Uzsver tā augsto specifiku kukaiņiem, kas ir īpaši pazīstami ar lepidoptera. To uzskata par drošu lielākai daļai entomofaunas un tai nav kaitīgas iedarbības uz augiem, tas ir, tas nav fitotoksisks.

Atsauces

  1. Hoffe, H. un Whiteley, H. (1989, jūnijs). Insekticīdu kristālu olbaltumvielas. \ T Bacillus thuringiensis. Mikrobioloģiskais pārskats. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. un Travers, R. (1989, oktobris). Pasaules mēroga pārpilnība un izplatība. \ T Bacillus thuringiensis Lietišķā un vides mikrobioloģija. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. un Yeon, H. (2007), Bacillus thuringiensis kā specifisks, drošs un efektīvs rīks kukaiņu kaitēkļu kontrolei. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. un Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: vispārīgums Tāda pieeja, lai to izmantotu biotopu kontrolē zaķveidīgajiem kukaiņiem, kas ir lauksaimniecības kaitēkļi. Argentīnas žurnāls par mikrobioloģiju. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. un Dean H. (1998, septembris). Bacillus thuringiensis un tā pesticīdu kristālproteīns. Mikrobioloģijas un molekulārās bioloģijas apskati. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. un Villalobos, S. (2018. gada janvāris). Bacillus ģints kā bioloģiskās kontroles aģenti un tās ietekme uz lauksaimniecības bioloģisko drošību. Meksikas žurnāls par fitopatoloģiju. Tiešsaistes publikācija.