Характеристики на Bacillus thuringiensis, морфология, жизнен цикъл

бацил Thuringiensis е бактерия, която принадлежи към голяма група грамположителни бактерии, някои патогенни и други напълно безвредни. Това е една от бактериите, които са проучени най-много поради това колко полезни са те в селското стопанство.

Тази полезност е, че тази бактерия има особеността на производството по време на фазата на спорообразуването си, които съдържат протеини, които се оказват токсични за някои насекоми, които представляват истински вредители за културите..

Сред най-забележителните характеристики на Bacillus thuringiensis Откриват се високата му специфичност, безопасността за хората, растенията и животните, както и минималната му остатъчност. Тези атрибути му позволяват да се позиционира като един от най-добрите варианти за лечение и контрол на вредители, които поразили култури.

Успешната употреба на тази бактерия стана очевидна през 1938 г., когато се появи първият произведен пестицид със спорите. От там историята е била дълга и чрез нея е ратифицирана Bacillus thuringiensis като един от най-добрите варианти, когато става въпрос за контролиране на селскостопанските вредители.

индекс

• 1 Таксономия
• 2 Морфология
• 3 Общи характеристики
• 4 Жизнен цикъл
  • 4.1 Токсинът
• 5 Използва се за контрол на вредителите
  • 5.1 Механизъм на действие на токсина
  • 5.2 Bacillus thuringiensis и пестициди
  • 5.3 Bacillus thuringiensis и трансгенни храни
• 6 Ефекти върху насекомото
• 7 Препратки

таксономия

Таксономичната класификация на Bacillus thuringiensis Той е:

домейн: бактерия

Фило: Firmicutes

клас: бацили

ред: Bacillales

семейство: Бацили

жанр: бацил

видове: Bacillus thuringiensis

морфология

Това са бактерии, които имат формата на пръчки със заоблени краища. Те представят образец на периметърно биене, като флагела се разпределя по цялата клетъчна повърхност.

Той е с размери 3-5 микрона дължина и 1-1,2 микрона в ширина. В техните експериментални култури се наблюдават кръгови колонии с диаметър 3-8 мм, с правилни ръбове и външен вид "матирано стъкло"..

При наблюдение на електронния микроскоп се наблюдават типичните удължени клетки, свързани в къси вериги.

Този вид бактерии произвеждат спори, които имат характерна елипсовидна форма и се намират в централната част на клетката, без да причиняват деформация на същата..

Общи характеристики

Първо, Bacillus thuringiensis е грам-положителна бактерия, което означава, че когато се подложи на процеса на оцветяване по Грам, тя придобива виолетово оцветяване.

По същия начин, това е бактерия, характеризираща се с способността си да колонизира различни среди. Възможно е да се изолира във всички видове почви. Тя има широко географско разпространение, тъй като е открита дори в Антарктика, една от най-враждебните среди на планетата.

Представя активен метаболизъм, който може да ферментира въглехидрати като глюкоза, фруктоза, рибоза, малтоза и трехалоза. Той може също да хидролизира нишесте, желатин, гликоген и N-ацетил-глюкозамин.

В същия ред на идеите Bacillus thuringiensis Това е положително каталаза, способно да разгради водороден пероксид във вода и кислород.

Когато се култивира в агар-кръвна среда, се наблюдава модел на бета-хемолиза, което означава, че тази бактерия е способна напълно да унищожи еритроцитите..

По отношение на екологичните изисквания за растеж, той изисква температурни граници от 10 - 15 ° C до 40 - 45 ° C. По същия начин оптималното му рН е между 5.7 и 7.

на Bacillus thuringiensis Това е строга аеробна бактерия. Задължително трябва да бъде в среда с широка наличност на кислород.

Отличителната черта на. \ T Bacillus thuringiensis е, че по време на процеса на спорулация той генерира кристали, съставени от протеин, известен като делта токсин. В рамките на тези две групи са идентифицирани: Cry и Cyt.

Този токсин е способен да причини смъртта на някои насекоми, които са истински вредители за различни видове култури.

Жизнен цикъл

B. thuringiensis Той представлява жизнен цикъл с две фази: една от тях се характеризира с вегетативен растеж, друг - със спорулация. Първият се случва при благоприятни условия за развитие, като богати на хранителни вещества среди, втората при неблагоприятни условия, с недостиг на хранителен субстрат.

Ларви на насекоми като пеперуди, бръмбари или мухи, наред с други, могат да ядат ендоспори на бактериите, като се хранят с листата, плодовете или други части на растението. B. thuringiensis.

В храносмилателния тракт на насекомото, поради алкалните характеристики на насекомото, кристализираният протеин на бактерията се разтваря и активира. Протеинът се свързва с рецептор в чревните клетки на насекомото, образувайки пори, които влияят на електролитния баланс, причинявайки смъртта на насекомото.

Така бактерията използва тъканите на мъртвото насекомо за храненето, размножаването и образуването на нови спори, които ще заразят новите гостоприемници.

Токсинът

Токсините, произведени от B. thuringiensis те представляват силно специфично действие при безгръбначните и са безвредни за гръбначните. Параспоралните включвания на B. thuringensis те имат различни протеини с разнообразна и синергична активност.

B. thuringiensis Той има няколко фактора на вирулентност, които включват, освен делта ендотоксините Cry и Cyt, някои алфа и бета екзотоксини, хитинази, ентеротоксини, фосфолипази и хемолизини, които повишават неговата ефективност като ентомопатоген..

Кристалите на токсичните протеини на B. thuringiensis, те се разграждат в почвата чрез микробно действие и могат да бъдат денатурирани чрез разпространението на слънчевата радиация.

Използва се за контрол на вредителите

Ентомопатогенният потенциал на Bacillus thuringiensis е бил силно използван за повече от 50 години в защитата на културите..

Благодарение на развитието на биотехнологията и нейния напредък е възможно този токсичен ефект да се използва чрез два основни пътя: подготовка на пестициди, които се използват директно в културите и създаването на трансгенни храни..

Механизъм на действие на токсина

За да се разбере значението на тази бактерия в контрола на вредителите, е важно да се знае как атаката на токсините в организма на насекомото..

Механизмът му на действие е разделен на четири етапа:

Разтваряне и обработка на Cry протоксиникристалите, погълнати от ларвата на насекомите, се разтварят в червата. Чрез действието на наличните протеази, те се трансформират в активни токсини. Тези токсини преминават през така наречената перитрофна мембрана (защитна мембрана на чревни епителни клетки)..

Съюз с приемницитеТоксините се свързват със специфични места, които се намират в микроворсиите на чревните клетки на насекомото.

Вмъкване в мембраната и образуване на поритеCry протеините се вмъкват в мембраната и причиняват пълно разрушаване на тъканта чрез образуване на йонни канали.

цитолиза: смърт на чревни клетки. Това става чрез няколко механизма, като най-известен е осмотичната цитолиза и инактивирането на системата, която поддържа рН баланса.

Bacillus thuringiensis и пестицидите

След като се провери токсичният ефект на протеините, произведени от бактериите, се изследва неговата потенциална употреба в борбата с вредителите в културите..

Има много проучвания, които са проведени за определяне на пестицидните свойства на токсина, произведен от тези бактерии. Поради положителните резултати от тези разследвания, Bacillus thuringiensis Той се превърна в най-използвания в световен мащаб биологичен инсектицид за борба с вредителите, които увреждат и влияят отрицателно върху различните култури.

Биоинсектициди на базата на Bacillus thuringiensis Те се развиват с течение на времето. От първата, която съдържа само спори и кристали, до тези, известни като трето поколение, които съдържат рекомбинантни бактерии, които генерират токсин bt и имат предимства като достигане на растителните тъкани.

Значението на токсина, произвеждан от тази бактерия, е, че той е не само ефективен срещу насекоми, но и срещу други организми като нематоди, протозои и трематоди..

Важно е да се изясни, че този токсин е напълно безвреден за други видове живи същества, като гръбначни, група, към която принадлежи човешкото същество. Това е така, защото вътрешните условия на храносмилателната система не са подходящи за неговото разпространение и ефект.

Bacillus thuringiensis и трансгенни храни

Благодарение на технологичния напредък, особено разработването на рекомбинантна ДНК технология, е възможно да се създадат растения, които са генетично имунизирани срещу ефекта на насекомите, които опустошават посевите. Тези растения са познати като трансгенни храни или генетично модифицирани организми.

Тази технология се състои в идентифициране в генома на бактерията на последователността от гени, които кодират експресията на токсични протеини. По-късно тези гени се прехвърлят в генома на третираното растение.

Когато растението расте и се развива, то започва да синтезира токсина, който преди това е бил произведен от Bacillus thuringiensis, след това е имунизиран срещу действието на насекоми.

Има няколко завода, в които тази технология е била приложена. Сред тях са царевица, памук, картофи и соя. Тези култури са известни като бт царевица, бт памук и др..

Разбира се, тези ГМ храни предизвикват известна загриженост сред населението. Въпреки това, в доклад, публикуван от Агенцията по околна среда на Съединените щати, беше установено, че тези храни, до момента, не са проявили никакъв вид токсичност или увреждане, нито при хората, нито при по-висшите животни..

Ефекти върху насекомото

Кристалите на B. thuringiensis те се разтварят в червата на насекомото с високо pH и се освобождават протоксините и други ензими и протеини. По този начин протоксините се превръщат в активни токсини, които се прикрепят към специализираните рецепторни молекули на чревните клетки.

Токсинът от B. thuringiensis произвежда в насекомото преустановяване на приема, парализа на червата, повръщане, дисбаланс в екскрецията, осмотична декомпенсация, обща парализа и накрая смърт.

Поради действието на токсина в чревната тъкан възникват сериозни увреждания, които възпрепятстват неговото функциониране, което засяга усвояването на хранителните вещества.

Смята се, че смъртта на насекомото може да бъде причинена от покълването на спорите и пролиферацията на вегетативни клетки в хемоцела на насекомото.

Смята се обаче, че смъртността ще зависи по-скоро от действието на комменсални бактерии, които обитават червата на насекомото и че след действието на токсина от B. thuringiensis може да предизвика септицемия.

Токсинът B. thuringiensis не засяга гръбначните животни, тъй като разграждането на храната в последната се извършва в кисела среда, където токсинът не се активира.

Подчертава високата му специфичност при насекомите, особено известни с lepidoptera. Счита се за безопасно за повечето от ентомофауната и няма вредно действие върху растенията, т.е. не е фитотоксично.

препратки

1. Hoffe, H. и Whiteley, H. (1989, юни). Инсектицидни кристални протеини на Bacillus thuringiensis. Микробиологичен преглед. 53 (2). 242-255.
2. Мартин, П. и Травърс, Р. (1989, октомври). Световно изобилие и разпространение на Bacillus thuringiensis Приложна и екологична микробиология. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. и Yeon, H. (2007) Bacillus thuringiensis като специфичен, безопасен и ефективен инструмент за борба с вредителите от насекоми. Вестник по микробиология и биотехнология.17 (4). 547-559
4. Sauka, D. and Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: общи положения Подход за неговото използване в биоконтрола на насекоми, които са земеделски вредители. Аржентински вестник по микробиология. 40. 124-140
5. Schnepf, Е., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. and Dean H. (1998, септември). Bacillus thuringiensis и неговият пестициден кристален протеин. Отзиви за микробиология и молекулярна биология. 62 (3). 775-806.
6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. и Villalobos, S. (2018, януари). Род Bacillus като агенти на биологичен контрол и неговите последствия в селскостопанската биосигурност. Мексикански вестник по фитопатология. Онлайн публикация.