Charakteristiky, morfológia, životný cyklus Bacillus thuringiensis



bacil thuringiensis je baktéria, ktorá patrí do veľkej skupiny grampozitívnych baktérií, niektoré patogénne a iné úplne neškodné. Je to jedna z baktérií, ktorá bola študovaná najviac, pretože boli užitočné v poľnohospodárstve.

Táto užitočnosť spočíva v tom, že táto baktéria má v priebehu svojej sporulačnej fázy zvláštnosti, že obsahujú proteíny, ktoré sa ukázali byť toxické pre niektoré druhy hmyzu, ktoré predstavujú skutočné škodcov pre plodiny..

Medzi najvýraznejšie rysy Bacillus thuringiensis Jeho vysoká špecifickosť, bezpečnosť pre ľudí, rastliny a zvieratá, ako aj jeho minimálna stálosť sa nachádzajú. Tieto atribúty mu umožnili postaviť sa ako jedna z najlepších možností liečby a kontroly škodcov, ktoré sužovali plodiny.

Úspešné používanie tejto baktérie sa ukázalo v roku 1938, keď vznikol prvý pesticíd vyrobený s jeho spórami. Odtiaľ bola história dlhá a prostredníctvom nej ratifikovala Bacillus thuringiensis čo sa týka kontroly poľnohospodárskych škodcov.

index

  • 1 Taxonómia
  • 2 Morfológia
  • 3 Všeobecné charakteristiky
  • 4 Životný cyklus
    • 4.1 Toxín
  • 5 Použitie pri kontrole škodcov
    • 5.1 Mechanizmus účinku toxínu
    • 5.2 Bacillus thuringiensis a pesticídy
    • 5.3 Bacillus thuringiensis a transgénne potraviny
  • 6 Účinky na hmyz
  • 7 Referencie

taxonómie

Taxonomická klasifikácia Bacillus thuringiensis Je to:

domain: baktérie

Filo: Firmicutes

trieda: bacily

poradie: Bacillales

family: Bacillaceae

žáner: bacil

druhy: Bacillus thuringiensis

morfológia

Sú to baktérie, ktoré majú tvar tyčí so zaoblenými koncami. Predstavujú vzor obvodového bičíka s bičíkom rozloženým po povrchu bunky.

Má rozmery 3 až 5 mikrometrov a šírku 1 až 1,2 mikrónu. V ich experimentálnych kultúrach sa pozorujú kruhové kolónie s priemerom 3-8 mm s pravidelnými okrajmi a vzhľadom "matného skla"..

Pri pozorovaní elektrónového mikroskopu sa pozorujú typické predĺžené bunky spojené v krátkych reťazcoch.

Tento druh baktérií produkuje spóry, ktoré majú charakteristický elipsoidný tvar a sú umiestnené v centrálnej časti bunky bez toho, aby spôsobili deformáciu tej istej bunky..

Všeobecné charakteristiky

Po prvé, Bacillus thuringiensis je gram-pozitívna baktéria, čo znamená, že keď sa podrobí procesu farbenia podľa Grama, získa fialové sfarbenie.

Podobne je to baktéria charakterizovaná svojou schopnosťou kolonizovať rôzne prostredia. Je možné ju izolovať vo všetkých typoch pôd. Má širokú geografickú distribúciu, ktorá sa našla aj v Antarktíde, jednom z najnepriaznivejších prostredí na planéte.

Predstavuje aktívny metabolizmus, ktorý je schopný fermentovať sacharidy, ako je glukóza, fruktóza, ribóza, maltóza a trehalóza. Môže tiež hydrolyzovať škrob, želatínu, glykogén a N-acetylglukozamín.

V tom istom poradí myšlienok Bacillus thuringiensis Je katalázovo pozitívny a je schopný rozkladať peroxid vodíka vo vode a kyslíku.

Keď sa kultivovala na agarovom médiu, pozorovala sa vzorka beta hemolýzy, čo znamená, že táto baktéria je schopná úplne zničiť erytrocyty.

Pokiaľ ide o environmentálne požiadavky na rast, vyžaduje teplotný rozsah od 10 - 15 ° C do 40 - 45 ° C. Rovnako je optimálne pH medzi 5,7 a 7.

Bacillus thuringiensis Je to prísne aeróbne baktérie. Povinné musí byť v prostredí so širokou dostupnosťou kyslíka.

Charakteristický rys Bacillus thuringiensis je, že počas procesu sporulácie generuje kryštály tvorené proteínom známym ako delta toxín. V rámci týchto dvoch skupín boli identifikované: Cry a Cyt.

Tento toxín je schopný spôsobiť smrť určitého hmyzu, ktorý je skutočným škodcom pre rôzne druhy plodín.

Životný cyklus

B. thuringiensis Predstavuje životný cyklus s dvoma fázami: jedna z nich je charakterizovaná vegetatívnym rastom, druhá sporuláciou. Prvé sa vyskytujú za priaznivých podmienok pre rozvoj, ako je prostredie bohaté na živiny, druhé za nepriaznivých podmienok, s nedostatkom potravinového substrátu..

Larvy hmyzu, ako sú motýle, chrobáky alebo muchy, môžu okrem iného jesť endospory baktérií kŕmením listami, ovocím alebo inými časťami rastliny. B. thuringiensis.

V tráviacom trakte hmyzu sa v dôsledku alkalických charakteristík hmyzu rozpúšťa a aktivuje kryštalizovaný proteín baktérie. Proteín sa viaže na receptor v črevných bunkách hmyzu a vytvára póry, ktoré ovplyvňujú rovnováhu elektrolytov, čo spôsobuje smrť hmyzu..

Baktéria teda používa tkanivá mŕtveho hmyzu na jej kŕmenie, množenie a tvorbu nových spór, ktoré infikujú nových hostiteľov..

Toxín

Toxíny produkované B. thuringiensis predstavujú veľmi špecifické pôsobenie u bezstavovcov a sú neškodné u stavovcov. Parazórne inklúzie B. thuringensis majú rôzne proteíny s rôznou a synergickou aktivitou.

B. thuringiensis Má niekoľko faktorov virulencie, ktoré zahŕňajú okrem delta endotoxínov Cry a Cyt, určité alfa a beta exotoxíny, chitinázy, enterotoxíny, fosfolipázy a hemolyzíny, ktoré zvyšujú jeho účinnosť ako entomopatogénu.

Kryštály toxických proteínov B. thuringiensis, rozkladajú sa v pôde mikrobiálnym pôsobením a môžu byť denaturované dopadom slnečného žiarenia.

Použitie pri hubení škodcov

Entomopatogénny potenciál Bacillus thuringiensis sa už viac ako 50 rokov využíva na ochranu plodín..

Vďaka rozvoju biotechnológie a jej pokroku bolo možné tento toxický účinok využiť prostredníctvom dvoch hlavných ciest: prípravy pesticídov, ktoré sa používajú priamo v plodinách a tvorby transgénnych potravín..

Mechanizmus účinku toxínu

Aby sme pochopili dôležitosť tejto baktérie pri kontrole škodcov, je dôležité vedieť, ako toxín napadá organizmus hmyzu..

Jeho mechanizmus činnosti je rozdelený do štyroch fáz: \ t

Solubilizácia a spracovanie protoxínov CryKryštály, ktoré sa požívajú larvou hmyzu, sa rozpúšťajú v čreve. Pôsobením prítomných proteáz sa transformujú na aktívne toxíny. Tieto toxíny prechádzajú tzv. Peritrofickou membránou (ochranná membrána črevných epitelových buniek).

Únie: toxíny sa viažu na špecifické miesta, ktoré sa nachádzajú v mikrovlnách intestinálnych buniek hmyzu.

Vloženie do membrány a vytvorenie pórovProteíny Cry sú vložené do membrány a spôsobujú úplnú deštrukciu tkaniva prostredníctvom tvorby iónových kanálov.

cytolýze: smrť črevných buniek. K tomu dochádza prostredníctvom niekoľkých mechanizmov, z ktorých najznámejšia je osmotická cytolýza a inaktivácia systému, ktorý udržuje rovnováhu pH.

Bacillus thuringiensis a pesticídov

Akonáhle sa overil toxický účinok proteínov produkovaných baktériami, študovalo sa jeho potenciálne použitie pri kontrole škodcov v plodinách..

Na stanovenie vlastností pesticídov toxínu produkovaného týmito baktériami sa uskutočnilo mnoho štúdií. Vzhľadom na pozitívne výsledky týchto vyšetrovaní, \ t Bacillus thuringiensis Stalo sa biologickým insekticídom, ktorý sa najviac používa na kontrolu škodcov, ktoré poškodzujú a negatívne ovplyvňujú rôzne plodiny.

Bioinsekticídy založené na Bacillus thuringiensis Postupom času sa vyvíjali. Od prvej, ktorá obsahovala iba spóry a kryštály, až po tie, ktoré sú známe ako tretia generácia, ktoré obsahujú rekombinantné baktérie, ktoré generujú bt toxín a majú výhody, ako napríklad dosiahnutie rastlinných tkanív..

Význam toxínu produkovaného touto baktériou je, že nie je účinný len proti hmyzu, ale aj proti iným organizmom, ako sú háďatká, prvoky a motolice..

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

Bacillus thuringiensis a transgénne potraviny

Vďaka technologickému pokroku, najmä rozvoju technológie rekombinantnej DNA, bolo možné vytvoriť rastliny, ktoré sú geneticky odolné voči účinku hmyzu, ktorý spôsobuje úrodu na 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 genóme baktérie. Neskôr sú tieto gény prenesené do genómu rastliny, ktorá sa má liečiť.

Keď rastlina rastie a vyvíja, začína syntetizovať toxín, ktorý bol predtým produkovaný Bacillus thuringiensis, potom je imúnny voči pôsobeniu hmyzu.

Existuje niekoľko zariadení, v ktorých sa táto technológia aplikovala. Medzi nimi sú kukurica, bavlna, zemiaky a sójové bôby. Tieto plodiny sú známe ako bt kukurica, bt bavlna atď..

Samozrejme, že tieto geneticky modifikované potraviny vyvolávajú v populácii určité obavy. V správe, ktorú vydala Agentúra pre životné prostredie Spojených štátov, sa však zistilo, že tieto potraviny, aktuálne, neprejavili žiadny typ toxicity ani poškodenia ani u ľudí, ani u nadriadených zvierat..

Účinky na hmyz

Kryštály B. thuringiensis rozpúšťajú sa v čreve hmyzu s vysokým pH a protoxínmi a uvoľňujú sa ďalšie enzýmy a proteíny. Protoxíny sa konvertujú na aktívne toxíny, ktoré sa viažu na špecializované receptorové molekuly črevných buniek.

Toxín B. thuringiensis produkuje v hmyze zastavenie požitia, paralýzu čreva, zvracanie, nerovnováhu vo vylučovaní, osmotickú dekompenzáciu, všeobecnú paralýzu a nakoniec smrť.

V dôsledku pôsobenia toxínu sa v črevnom tkanive vyskytujú závažné poškodenia, ktoré bránia jeho fungovaniu, čo ovplyvňuje asimiláciu živín..

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

Predpokladá sa však, že úmrtnosť bude závisieť skôr od pôsobenia komenzálnych baktérií, ktoré obývajú črevá hmyzu a že po pôsobení toxínu B. thuringiensis by mohli spôsobiť septikémiu.

Toxín B. thuringiensis neovplyvňuje stavovce, pretože trávenie potravy sa vykonáva v kyslých médiách, kde toxín nie je aktivovaný.

Zdôrazňuje jeho vysokú špecifickosť u hmyzu, najmä pre lepidoptera. Je považovaný za bezpečný pre väčšinu entomofauny a nemá žiadne škodlivé účinky na rastliny, to znamená, že nie je fytotoxický..

referencie

  1. Hoffe, H. a Whiteley, H. (1989, jún). Insekticídne kryštálové proteíny Bacillus thuringiensis. Mikrobiologické preskúmanie. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. a Travers, R. (1989, október). Celosvetové množstvo a distribúcia Bacillus thuringiensis Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 10 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. a Yeon, H. (2007) Bacillus thuringiensis ako špecifický, bezpečný a účinný nástroj na kontrolu škodcov hmyzom. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. a Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: všeobecnosti Prístup k jeho používaniu v biokontrolách hmyzu z lepidoptera, ktoré sú poľnohospodárskymi škodcami. Argentínsky vestník mikrobiológie. 40, 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. a Dean H. (1998, september). Bacillus thuringiensis a jeho pesticídny kryštálový proteín. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. a Villalobos, S. (2018, január). Rod Bacillus ako agenti biologickej kontroly a jeho dôsledky v poľnohospodárskej biologickej bezpečnosti. Mexický žurnál fytopatológie. Publikovanie online.