Bacillus thuringiensis egenskaber, morfologi, livscyklus

Bacillus thuringiensis er en bakterie, der tilhører en stor gruppe af gram-positive bakterier, nogle patogene og andre helt uskadelige. Det er en af ​​de bakterier, der er blevet studeret mest på grund af, hvor nyttige de har været i landbruget.

Dette hjælpeprogram er, at denne bakterie har den særlige egenskab ved produktion under dets sporuleringsfase krystaller, som indeholder proteiner, der viser sig at være toksiske for visse insekter, der udgør egentlige skadedyr for afgrøder.

Blandt de mest fremragende funktioner i Bacillus thuringiensis Dens høje specificitet, sikkerhed for mennesker, planter og dyr samt dets minimale restualitet findes. Disse egenskaber tillod ham at placere sig som en af ​​de bedste muligheder for behandling og bekæmpelse af skadedyr, der plagede afgrøder.

Den succesfulde anvendelse af denne bakterie blev tydeliggjort i 1938, da det første pesticid, der var fremstillet med dets sporer, opstod. Derfra har historien været lang og gennem den har ratificeret Bacillus thuringiensis som en af ​​de bedste muligheder for at kontrollere landbrugs skadedyr.

indeks

• 1 Taxonomi
• 2 Morfologi
• 3 Generelle egenskaber
• 4 livscyklus
  • 4.1 Toksinet
• 5 Anvendelser i skadedyrsbekæmpelse
  • 5.1 Virkningsmekanisme for toksinet
  • 5.2 Bacillus thuringiensis og pesticider
  • 5.3 Bacillus thuringiensis og transgene fødevarer
• 6 Virkninger på insektet
• 7 referencer

taksonomi

Den taksonomiske klassifikation af Bacillus thuringiensis Det er:

domæne: bakterie

Filo: Firmicutes

klasse: baciller

rækkefølge: Bacillales

familie: Bacillaceae

genre: Bacillus

arter: Bacillus thuringiensis

morfologi

De er bakterier, der har form af stænger med afrundede ender. De præsenterer et mønster af perimeter flagellation, med flagella fordelt over cellemuren.

Den har dimensioner på 3-5 mikron i længden og 1-1,2 mikron i bredden. I deres eksperimentelle kulturer observeres cirkulære kolonier med en diameter på 3-8 mm, med regelmæssige kanter og et "frostet glas" udseende..

Når man observerer elektronmikroskopet, observeres de typiske langstrakte celler, der er forbundet med korte kæder.

Denne bakterieart producerer sporer, som har en karakteristisk ellipsoid form og befinder sig i den centrale del af cellen uden at forårsage deformation af det samme.

Generelle egenskaber

For det første Bacillus thuringiensis er en gram-positiv bakterie, hvilket betyder, at når den udsættes for Gram-fargeprocessen, erhverver den en violet farve.

Ligeledes er det en bakterie, der er karakteriseret ved dets evne til at kolonisere forskellige miljøer. Det har været muligt at isolere det i alle jordtyper. Den har en bred geografisk fordeling, der er fundet selv i Antarktis, et af de mest fjendtlige miljøer på planeten.

Præsenterer en aktiv metabolisme, der er i stand til at fermentere kulhydrater som glucose, fructose, ribose, maltose og trehalose. Det kan også hydrolyse stivelse, gelatine, glycogen og N-acetyl-glucosamin.

I den samme rækkefølge af ideer, den Bacillus thuringiensis Det er katalase positivt, at være i stand til at nedbryde hydrogenperoxid i vand og ilt.

Når den er dyrket i agar-blodmedium, er der observeret et mønster af beta-hæmyse, hvilket betyder, at denne bakterie er i stand til fuldstændigt at ødelægge erytrocytter.

Med hensyn til dets miljøkrav til vækst kræver det temperaturintervaller fra 10-15 ° C til 40-45 ° C. På samme måde er dens optimale pH mellem 5,7 og 7.

den Bacillus thuringiensis Det er en streng aerob bakterier. Obligatorisk skal være i et miljø med stor tilgængelighed af ilt.

Det karakteristiske træk ved Bacillus thuringiensis er det under sporuleringsprocessen, der frembringer krystaller dannet af et protein kendt som delta-toksin. Indenfor disse to grupper er blevet identificeret: Cry og Cyt.

Dette toksin er i stand til at forårsage død af visse insekter, der er ægte skadedyr for forskellige former for afgrøder.

Livscyklus

B. thuringiensis Den præsenterer en livscyklus med to faser: en af ​​dem præget af vegetativ vækst, en anden ved sporulation. Den første forekommer under gunstige betingelser for udvikling, såsom næringsrige omgivelser, det andet under ugunstige forhold, med mangel på fødevaresubstrat.

Insekt larver som sommerfugle, biller eller fluer kan blandt andet spise endosporer af bakterierne ved at fodre på blade, frugter eller andre dele af planten. B. thuringiensis.

I insektets fordøjelseskanalen opløses og aktiveres det krystalliserede protein af bakterien på grund af insekts alkaliske egenskaber. Proteinet binder til en receptor i insektens intestinale celler, der danner en pore, som påvirker elektrolytbalancen, hvilket forårsager insektets død.

Således bruger bakterien væv fra det døde insekt til dets fodring, multiplikation og dannelse af nye sporer, der vil inficere nye værter.

Toksinet

De toksiner, der produceres af B. thuringiensis de præsenterer meget specifikke virkninger hos hvirvelløse dyr og er uskadelige hos hvirveldyr. De parasporale inddragelser af B. thuringensis de har forskellige proteiner med forskellig og synergistisk aktivitet.

B. thuringiensis Det har mange virulensfaktorer, der omfatter foruden Cry og cyt delta endotoxiner, exotoxiner visse alfa og beta, chitinaser, enterotoksiner, phospholipaser og hæmolysiner, der kan forbedre effektivitet som entomopatogen.

De giftige proteinkrystaller af B. thuringiensis, de nedbrydes i jorden ved hjælp af mikrobiel virkning og kan denatureres af forekomsten af ​​solstråling.

Anvendelse i skadedyrsbekæmpelse

Det entomopatogene potentiale af Bacillus thuringiensis har været stærkt udnyttet i mere end 50 år i beskyttelse af afgrøder.

Takket være udviklingen af ​​bioteknologi og dens fremskridt har det været muligt at anvende denne toksiske virkning gennem to hovedruter: fremstilling af pesticider, der anvendes direkte i afgrøder og oprettelse af transgene fødevarer.

Virkningsmekanisme for toksinet

For at forstå betydningen af ​​denne bakterie i bekæmpelsen af ​​skadedyr er det vigtigt at vide, hvordan toksinet angriber i organismen af ​​insektet..

Handlingsmekanismen er opdelt i fire faser:

Solubilisering og behandling af Cry protoxiner: de krystaller, der indtages af insekt larven opløses i tarmen. Ved virkning af de foreliggende proteaser transformeres de til aktive toksiner. Disse toksiner går gennem den såkaldte peritrofiske membran (beskyttende membran i tarmepitelceller).

Union til modtagerne: toksinerne binder til specifikke steder, der er placeret i mikrovilli af insektets tarmceller.

Indføring i membranen og dannelse af porerne: Cry-proteiner indsættes i membranen og forårsager total ødelæggelse af vævet gennem dannelsen af ​​ionkanaler.

cytolyse: Tarmcellernes død. Dette sker gennem flere mekanismer, den mest kendte er osmotisk cytolyse og inaktivering af systemet, der opretholder pH-balancen.

Bacillus thuringiensis og pesticiderne

Når først den toksiske virkning af proteinerne produceret af bakterierne blev verificeret, blev dets potentielle anvendelse i bekæmpelsen af ​​skadedyr i afgrøder undersøgt..

Der er mange undersøgelser, der er udført for at bestemme pesticidegenskaberne af det toksin, der produceres af disse bakterier. På grund af de positive resultater af disse undersøgelser, Bacillus thuringiensis Det er blevet det biologiske insekticid mest anvendte på verdensplan for at bekæmpe skadedyr, der skader og påvirker forskellige afgrøder negativt.

Bioinsekticider baseret på Bacillus thuringiensis De har udviklet sig over tid. Fra den første, der kun indeholdt sporer og krystaller, til dem, der er kendt som tredje generation, der indeholder rekombinante bakterier, der genererer bt-toksinet og har fordele som at nå plantevævene.

Vigtigheden af ​​det toksin, der produceres af denne bakterie, er, at det ikke kun er effektivt mod insekter, men også mod andre organismer som nematoder, protozoer og trematoder..

Det er vigtigt at præcisere, at dette toksin er fuldstændig uskadeligt i andre typer levende væsener som hvirveldyr, en gruppe, som mennesket tilhører. Dette skyldes, at de indre tilstande i fordøjelsessystemet ikke er egnede til dets spredning og virkning.

Bacillus thuringiensis og transgene fødevarer

Takket være teknologiske fremskridt, især udviklingen af ​​rekombinant DNA-teknologi, har det været muligt at skabe planter, der er genetisk immuniske mod effekten af ​​insekter, der forårsager ødelæggelse af afgrøder. Disse planter er generisk kendt som transgene fødevarer eller genetisk modificerede organismer.

Denne teknologi består i at identificere sekvensen af ​​gener, der koder for ekspressionen af ​​toksiske proteiner, i bakteriens genom. Senere overføres disse gener til genomet af den plante, der skal behandles.

Når planten vokser og udvikler sig, begynder den at syntetisere det toksin, der tidligere blev produceret af Bacillus thuringiensis, er så immun overfor insekterne.

Der er flere planter, hvor denne teknologi er blevet anvendt. Blandt disse er majs, bomuld, kartofler og sojabønner. Disse afgrøder er kendt som bt majs, bt bomuld osv..

Selvfølgelig har disse GM-fødevarer skabt en vis bekymring i befolkningen. Men i en rapport udgivet af De Forenede Nationers Miljøagentur blev det fastslået, at disse fødevarer, up-to-date, ikke har manifesteret nogen form for toksicitet eller skade, hverken hos mennesker eller hos overordnede dyr..

Virkninger på insektet

Krystallerne af B. thuringiensis de opløses i insektens tarm med høj pH, og protoxinerne og andre enzymer og proteiner frigives. Protoxiner omdannes således til aktive toksiner, der knytter sig til de specialiserede receptormolekyler i tarmcellerne.

Toksinet af B. thuringiensis producerer i insektstop indtagelse, lammelse af tarmene, opkastning, ubalancer i udskillelse, osmotisk dekompensation, generel lammelse og til sidst død.

På grund af toksins virkninger forekommer der alvorlige skader, som forhindrer dets funktion i tarmvæv, hvilket påvirker assimileringen af ​​næringsstoffer.

Det er blevet overvejet, at insektets død kunne være forårsaget af spiringes spiring og spredning af vegetative celler i insektets hæmokoel.

Imidlertid menes det, at dødeligheden snarere afhænger af virkningen af ​​kommensale bakterier, der befinder sig i tarmens insekt, og at efter toksins virkning af B. thuringiensis ville kunne forårsage septikæmi.

Toksinet B. thuringiensis det påvirker ikke hvirveldyr, fordi fordøjelsen af ​​mad i sidstnævnte udføres i syre medier, hvor toksinet ikke er aktiveret.

Fremhæver sin høje specificitet i insekter, især kendt for lepidoptera. Det anses for sikkert for de fleste entomofauna og har ingen skadelig virkning på planter, det vil sige, det er ikke fytotoksisk.

referencer

1. Hoffe, H. og Whiteley, H. (1989, juni). Insekticidale krystalproteiner af Bacillus thuringiensis. Mikrobiologisk undersøgelse. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. og Travers, R. (1989, oktober). Verdensomspændende overflod og distribution af Bacillus thuringiensis Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. og Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis som et specifikt, sikkert og effektivt værktøj til bekæmpelse af skadedyrsbekæmpelse. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
4. Sauka, D. og Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: generaliteter En tilgang til dens anvendelse i biokontrol af lepidopteraninsekter, der er skadedyr i landbruget. Argentinske 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 pesticidkrystalprotein. Mikrobiologi og Molekylærbiologi Anmeldelser. 62 (3). 775-806.
6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. og Villalobos, S. (2018, januar). Slægten Bacillus som agenser for biologisk kontrol og dens konsekvenser i landbrugs biosikkerhed. Mexicansk Journal of Phytopathology. Online publikation.