Bacillus thuringiensis egenskaper, morfologi, livssyklus



Bacillus thuringiensis er en bakterie som tilhører en stor gruppe gram-positive bakterier, noen patogene og andre helt uskadelige. Det er en av bakteriene som har blitt studert mest på grunn av hvor nyttige de har vært i landbruket.

Dette verktøyet er at denne bakterien har den eiendommelighet produsere i løpet av dets sporulering fasekrystaller inneholdende proteiner som måtte være giftige for visse insekter som er skadedyr for reelle avling.

Blant de mest fremragende funksjonene til Bacillus thuringiensis Dens høye spesifisitet, sikkerhet for mennesker, planter og dyr, samt den minimale restualitet, er funnet. Disse egenskapene tillot ham å posisjonere seg som en av de beste alternativene for behandling og bekjempelse av skadedyr som plaget avlinger.

Den vellykkede bruken av denne bakterien ble tydelig i 1938 da det første pesticidet som ble produsert med sporer oppsto. Derfra har historien vært lang og gjennom det har ratifisert Bacillus thuringiensis som en av de beste alternativene når det gjelder å kontrollere landbruksskade skadedyr.

index

  • 1 Taksonomi
  • 2 Morfologi
  • 3 Generelle egenskaper
  • 4 Livssyklus
    • 4.1 Toksinet
  • 5 Bruk i skadedyrsbekjempelse
    • 5.1 Virkningsmekanisme for toksinet
    • 5.2 Bacillus thuringiensis og pesticider
    • 5.3 Bacillus thuringiensis og transgene matvarer
  • 6 Effekter på insektet
  • 7 referanser

taksonomi

Den taksonomiske klassifiseringen av Bacillus thuringiensis Det er:

domene: bakterien

filo: firmicutes

klasse: basiller

rekkefølge: Bacillales

familie: Bacillaceae

Sjanger: Bacillus

arter: Bacillus thuringiensis

morfologi

De er bakterier som har formen av barer med avrundede ender. De presenterer et mønster av perimeter flagellasjon, med flagella fordelt over celleoverflaten.

Den har dimensjoner på 3-5 mikron i lengde og 1-1,2 mikron i bredde. I deres eksperimentelle kulturer observeres sirkulære kolonier med en diameter på 3-8 mm, med vanlige kanter og et "frostet glass" utseende..

Når man observerer elektronmikroskopet, observeres de typiske langstrakte celler, som er forbundet med korte kjeder.

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

Generelle egenskaper

Først Bacillus thuringiensis er en gram-positiv bakterie, noe som betyr at når den blir utsatt for Gram-fargeprosessen, får den en violett fargestoff.

På samme måte er det en bakterie som er preget av sin evne til å kolonisere ulike miljøer. Det har vært mulig å isolere det i alle jordtyper. Den har en bred geografisk fordeling, som har blitt funnet selv i Antarktis, en av de mest fiendtlige miljøene på planeten.

Presenterer en aktiv metabolisme, er i stand til å gjære karbohydrater som glukose, fruktose, ribose, maltose og trehalose. Det kan også hydrolysere stivelse, gelatin, glykogen og N-acetyl-glukosamin.

I den samme rekkefølgen av ideer, den Bacillus thuringiensis Det er katalase positivt, å kunne dekomponere hydrogenperoksid i vann og oksygen.

Når den er dyrket i agar-blodmedium, er det observert et mønster av beta-hemolyse, noe som betyr at denne bakterien er i stand til å fullstendig ødelegge erytrocytter.

Når det gjelder miljøkravene for vekst, krever det temperaturintervall i området 10-15 ° C til 40 - 45 ° C. På samme måte er den optimale pH mellom 5,7 og 7.

den Bacillus thuringiensis Det er en streng aerob bakterier. Obligatorisk må være i et miljø med stor oksygentilgjengelighet.

Den særegne egenskapen til Bacillus thuringiensis er det i løpet av sporuleringsprosessen genererer det krystaller dannet av et protein kjent som delta-toksin. Innenfor disse to gruppene er blitt identifisert: Cry og Cyt.

Denne giftigheten er i stand til å forårsake død av visse insekter som er sanne skadedyr for ulike 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 skjer under gunstige forhold for utvikling, som næringsrike omgivelser, den andre under ugunstige forhold, med mangel på matssubstrat.

Insektlarver som sommerfugler, biller og fluer, blant andre, ved å mate på blader, frukt eller andre plantedeler, kan få i seg endospores av bakterier B. thuringiensis.

I fordøyelseskanalen til insektet oppløses og aktiveres det krystalliserte proteinet av bakterien på grunn av insekts alkaliske egenskaper. Proteinet binder seg til en reseptor i insektens tarmceller, som danner en pore som påvirker elektrolyttbalansen, forårsaker insektets død.

Dermed bruker bakterien vevene til det døde insektet til å mate, formere og danne nye sporer som vil infisere nye verter.

Toksinen

Giftene produsert av B. thuringiensis De presenterer svært spesifikk handling hos hvirvelløse dyr og er uskadelige hos vertebrater. Parasporal inneslutninger av B. thuringensis De har forskjellige proteiner med variert og synergistisk aktivitet.

B. thuringiensis Det har mange virulens faktorer som inkluderer i tillegg til de Cry og CYT delta-endotoksiner, eksotoksiner visse alfa og beta, kitinaser, enterotoksiner, fosfolipaser og hemolysiner, som forbedrer effektivitet som entomopatogene.

De giftige proteinkrystaller av B. thuringiensis, de er nedbrytet i jorda ved mikrobiel virkning og kan denatureres av forekomsten av solstråling.

Bruker i skadedyrsbekjempelse

Det entomopatogene potensialet til Bacillus thuringiensis har vært sterkt utnyttet i mer enn 50 år i beskyttelse av avlinger.

Takket være utviklingen av bioteknologi og fremskritt i dette, har det vært mulig å bruke den giftige effekten gjennom to hovedveier: utvikling av plantevernmidler brukes direkte på avlinger og etablering av transgene matvarer.

Virkningsmekanisme av toksinet

For å forstå betydningen av denne bakterien i bekjempelse av skadedyr, er det viktig å vite hvordan toksinet angriper i organismen av insektet..

Handlingsmekanismen er delt inn i fire faser:

Solubilisering og behandling av Cry protoxiner: Krystaller inntatt av insekt larven oppløses i tarmen. Ved virkning av de foreliggende proteaser blir de omdannet til aktive toksiner. Disse toksinene går gjennom den såkalte peritrofiske membranen (beskyttende membran i tarmepitelceller).

Union til mottakerne: toksinene binder seg til bestemte steder som ligger i mikrovilli av insektens tarmceller.

Innsetting i membranen og dannelse av porene: Cry-proteiner settes inn i membranen og forårsaker total ødeleggelse av vevet gjennom dannelsen av ionkanaler.

cytolyse: død av tarmceller. Dette skjer gjennom flere mekanismer, den mest kjente er osmotisk cytolyse og inaktivering av systemet som opprettholder pH-balansen.

Bacillus thuringiensis og plantevernmidler

Når den toksiske effekten av proteiner produsert av bakteriene ble verifisert, ble den potensielle bruken av bekjempelse av skadedyr i avlinger studert..

Det er mange studier som har blitt utført for å bestemme pesticidegenskapene til toksinet produsert av disse bakteriene. På grunn av de positive resultatene av disse undersøkelsene, Bacillus thuringiensis Det er blitt det biologiske insektmiddel som brukes mest over hele verden for å kontrollere skadedyr som skader og påvirker ulike avlinger negativt.

Bioinsekticider basert på Bacillus thuringiensis De har utviklet seg over tid. Siden de første som bare inneholder sporer og krystaller, for de som er kjent som tredje generasjons rekombinante bakterier innehold Bt toksinet generert og som har fordeler med hensyn til nå plantevev.

Betydningen av toksinet produsert av bakterier er som ikke bare er effektive mot insekter, men også mot andre organismer som nematoder, trematoder og protozoer.

Det er viktig å avklare at dette giftet er helt uskadet i andre typer levende vesener som vertebrater, en gruppe som mennesket tilhører. Dette skyldes at de indre forholdene i fordøyelsessystemet ikke er egnet for dets spredning og effekt.

Bacillus thuringiensis og transgene matvarer

Takket være teknologi, spesielt utviklingen av rekombinant DNA-teknologiutviklingen, har det vært mulig å lage planter som er genetisk immune mot virkningen av insekter herje avlinger. Disse plantene er generisk kjent som transgene matvarer eller genetisk modifiserte organismer.

Denne teknologien består i å identifisere i sekvensen av bakterien sekvensen av gener som kodes for ekspresjon av giftige proteiner. Senere overføres disse generene til genomet av planten som skal behandles.

Når planten vokser og utvikler, begynner den å syntetisere giftet som tidligere ble produsert av Bacillus thuringiensis, å være immun mot insekterets virkning.

Det er flere anlegg der denne teknologien har blitt brukt. Blant disse er mais, bomull, poteter og soyabønner. Disse avlingene er kjent som bt mais, bt bomull, etc..

Selvfølgelig har disse GM-matene generert noe bekymring i befolkningen. Men i en rapport publisert av Environment Agency i USA bestemt at disse matvarene, til dags dato, har ikke vist noen toksisitet eller skade, eller mennesker eller høyerestående dyr.

Effekter på insektet

Krystallene av B. thuringiensis de oppløses i tarmen av insektet med høy pH og protoxiner og andre enzymer og proteiner frigjøres. Dermed blir protoxiner omdannet til aktive toksiner som fester til de spesialiserte reseptormolekylene i tarmcellene.

Toksinen av B. thuringiensis produserer i insektstoppinntaket, lammelse av tarmen, oppkast, ubalanser i utskillelse, osmotisk dekompensering, generell lammelse og til slutt død.

På grunn av toksins virkninger oppstår alvorlige skader som hindrer dets funksjon i tarmvevet, og påvirker assimileringen av næringsstoffene.

Det har blitt ansett at insektets død kunne være forårsaket av spiring av sporer og spredning av vegetative celler i insektets hemocoel.

Imidlertid er det antatt at dødeligheten vil avhenge av virkningen av commensalbakterier som bevarer tarmens insekt og at etter toksinets virkning av B. thuringiensis ville kunne forårsake septisemi.

Toksinen B. thuringiensis det påvirker ikke vertebrater, fordi fordøyelsen av mat i sistnevnte utføres i syre medier, hvor giftet ikke er aktivert.

Fremhever sin høye spesifisitet i insekter, spesielt kjent for lepidoptera. Det anses å være trygt for de fleste entomofauna og har ingen skadelig virkning på planter, det vil si, det er ikke fytotoksisk.

referanser

  1. Hoffe, H. og Whiteley, H. (1989, juni). Insekticidale krystallproteiner av Bacillus thuringiensis. Mikrobiologisk gjennomgang. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. og Travers, R. (1989, oktober). Verdensomspennende overflod og distribusjon av Bacillus thuringiensis Anvendt og Miljø Mikrobiologi. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. og Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis som et spesifikt, trygt og effektivt verktøy for insektsbekjempelse. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. og Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: generaliteter En tilnærming til bruk i biokontroll av lepidoptera insekter som er landbruksskade skadedyr. Argentinsk Journal of Microbiology. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. og Dean H. (1998, september). Bacillus thuringiensis og dets pesticidkrystallprotein. Mikrobiologi og molekylærbiologi Anmeldelser. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. og Villalobos, S. (2018, januar). Slekten Bacillus som agenter for biologisk kontroll og dens implikasjoner i landbruksbiosikkerhet. Meksikanske Journal of Phytopathology. Online publikasjon.