Бациллус тхурингиенсис карактеристике, морфологија, животни циклус

Бациллус тхурингиенсис је бактерија која припада великој групи грам-позитивних бактерија, неке патогене и друге потпуно безопасне. То је једна од бактерија која је највише проучавана због тога колико су били корисни у пољопривреди.

Ова корисност је у томе што ова бактерија има својство производње током фазе спорулације кристале који садрже протеине који се испостављају као токсични за одређене инсекте који чине праве штеточине за усеве.

Међу најистакнутијим карактеристикама Бациллус тхурингиенсис Нађена је његова висока специфичност, сигурност за људе, биљке и животиње, као и минимална резидуалност. Ови атрибути су му омогућили да се позиционира као једна од најбољих опција за третман и контролу штеточина које су мучиле усеве.

Успешна употреба ове бактерије постала је очигледна 1938. године када је настао први пестицид произведен са спора. Одатле је историја дуга и кроз њу је ратификовала Бациллус тхурингиенсис као једна од најбољих опција када се ради о контроли пољопривредних штеточина.

Индек

• 1 Таксономија
• 2 Морфологија
• 3 Опште карактеристике
• 4 Животни циклус
  • 4.1 Токсин
• 5 Користи се у контроли штеточина
  • 5.1 Механизам дејства токсина
  • 5.2 Бациллус тхурингиенсис и пестициди
  • 5.3 Бациллус тхурингиенсис и трансгена храна
• 6 Ефекти на инсекте
• 7 Референце

Такономи

Таксономска класификација Бациллус тхурингиенсис је:

Домаин: Бактерије

Тип: Фирмицутес

Класа: Бацилли

Редослед: Бациллалес

Породица: Бациллацеае

Пол: Бациллус

Врста: Бациллус тхурингиенсис

Морфологија

То су бактерије које имају облик шипки са заобљеним крајевима. Они представљају узорак бичарења периметра, са флагелама распоређеним по целој површини.

Има димензије од 3-5 микрона дужине и 1-1,2 микрона у ширини. У њиховим експерименталним културама посматране су кружне колоније, пречника 3-8 мм, са правилним ивицама и изгледом "матирано стакло"..

Када се посматра електронски микроскоп, уочавају се типичне издужене ћелије, спојене у кратке ланце.

Ова врста бактерија производи споре које имају карактеристичан елипсоидни облик и налазе се у централном делу ћелије, без изазивања деформације истог..

Опште карактеристике

Прво, Бациллус тхурингиенсис је грам-позитивна бактерија, што значи да када се подвргне процесу бојења по Граму добија љубичасту боју.

Исто тако, то је бактерија коју карактерише способност колонизације различитих средина. Могуће га је изоловати у свим типовима земљишта. Има широку географску дистрибуцију, чак и на Антарктику, једној од најнепријатнијих средина на планети.

Представља активни метаболизам, способан да ферментира угљене хидрате као што су глукоза, фруктоза, рибоза, малтоза и трехалоза. Такође може хидролизовати скроб, желатин, гликоген и Н-ацетил-глукозамин.

У истом поретку идеја Бациллус тхурингиенсис То је позитивна каталаза, способна да разложи водоник пероксид у води и кисеонику.

Када се гаји у медијуму у крви агар, примећен је образац бета хемолизе, што значи да је ова бактерија способна да потпуно уништи еритроците..

Што се тиче еколошких захтева за раст, она захтева температурна подручја у распону од 10 - 15 ° Ц до 40 - 45 ° Ц. На исти начин, његов оптимални пХ је између 5,7 и 7.

Тхе Бациллус тхурингиенсис То је строга аеробна бактерија. Обавезно мора бити у окружењу са широком расположивошћу кисеоника.

Карактеристична одлика Бациллус тхурингиенсис је да током процеса спорулације, он генерише кристале које чине протеин познат као делта токсин. У оквиру ове две групе идентификоване су: Цри и Цит.

Овај токсин може изазвати смрт одређених инсеката који су прави штетници за различите врсте усева.

Животни циклус

Б. тхурингиенсис Он представља животни циклус са две фазе: једна од њих се карактерише вегетативним растом, а други спорулацијом. Први се одвија под повољним условима за развој, као што су окружења богата хранљивим материјама, а друга под неповољним условима, са недостатком прехрамбеног супстрата..

Ларве инсеката као што су лептири, кукци или мухе, између осталог, могу јести ендоспоре бактерија храњењем на листовима, плодовима или другим деловима биљке. Б. тхурингиенсис.

У дигестивном тракту инсекта, због алкалних карактеристика инсекта, кристализовани протеин бактерије се раствара и активира. Протеин се везује за рецептор у интестиналним ћелијама инсекта, формирајући поре који утиче на равнотежу електролита, узрокујући смрт инсекта..

Тако бактерија користи ткива мртвог инсекта за храњење, размножавање и формирање нових спора које ће заразити нове домаћине.

Токсин

Токсини које производи Б. тхурингиенсис они представљају веома специфично дејство код бескичмењака и безопасни су код кичмењака. Параспоралне инклузије Б. тхурингенсис имају различите протеине са разноликом и синергистичком активношћу.

Б. тхурингиенсис Има неколико фактора вируленције који укључују, поред делта ендотоксина Цри и Цит, извесне алфа и бета егзотоксине, хитиназе, ентеротоксине, фосфолипазе и хемолизине који повећавају његову ефикасност као ентомопатогена.

Отровни кристали протеина Б. тхурингиенсис, оне се деградирају у земљишту микробиолошким дјеловањем и могу се денатурирати због појаве сунчевог зрачења.

Користи се у контроли штеточина

Ентомопатогени потенцијал Бациллус тхурингиенсис био је високо искоришћен више од 50 година у заштити усева.

Захваљујући развоју биотехнологије и њеном напретку, могуће је користити овај токсични ефекат кроз два главна пута: припрему пестицида који се користе директно у усевима и стварање трансгених намирница..

Механизам деловања токсина

Да би се схватила важност ове бактерије у контроли штеточина, важно је знати како токсин напада у организму инсекта..

Његов механизам деловања подељен је у четири фазе:

Солубилизација и прерада Цри протоксина: кристали које уносе ларве инсеката растварају се у цревима. Деловањем присутних протеаза, оне се трансформишу у активне токсине. Ови токсини пролазе кроз такозвану перитрофну мембрану (заштитну мембрану цревних епителних ћелија)..

Унија на пријемникеТоксини се везују за специфична места која се налазе у микровилијама интестиналних ћелија инсекта.

Уметање у мембрану и формирање пораЦри протеини се убацују у мембрану и узрокују потпуно уништење ткива формирањем ионских канала.

Цитолисис: смрт интестиналних ћелија. Ово се дешава кроз неколико механизама, од којих је најпознатија осмотска цитолиза и инактивација система који одржава пХ равнотежу.

Бациллус тхурингиенсис и пестициде

Када се потврди токсични ефекат протеина произведених од стране бактерија, проучавана је његова потенцијална употреба у контроли штеточина у усевима..

Постоје многе студије које су спроведене како би се утврдила својства пестицида токсина које производе те бактерије. Због позитивних резултата ових истрага, Бациллус тхурингиенсис Постао је биолошки инсектицид који се највише користи широм света за контролу штетника који оштећују и негативно утичу на различите усеве.

Биоинсектициди на бази Бациллус тхурингиенсис Они су еволуирали током времена. Од првог који садржи само споре и кристале, до оних познатих као трећа генерација које садрже рекомбинантне бактерије које генеришу бт токсин и имају предности као што су достизање биљних ткива.

Важност токсина који производи ова бактерија је да није ефикасан само против инсеката, већ и против других организама као што су нематоде, протозое и трематоде..

Важно је појаснити да је овај токсин потпуно нешкодљив у другим врстама живих бића, као што су кичмењачи, група којој људско биће припада. То је зато што унутрашњи услови пробавног система нису погодни за његову пролиферацију и ефекат.

Бациллус тхурингиенсис и трансгене хране

Захваљујући технолошком напретку, посебно развоју технологије рекомбинантне ДНК, било је могуће створити биљке које су генетски имуне на дјеловање инсеката који уништавају усјеве. Ове биљке су генерички познате као трансгене намирнице или генетски модификовани организми.

Ова технологија се састоји у идентификацији у геному бактерије секвенце гена које кодирају за експресију токсичних протеина. Касније се ти гени преносе у геном биљке која се третира.

Када биљка расте и развија се, она почиње да синтетизује токсин који је претходно произведен Бациллус тхурингиенсис, тада су имуни на дјеловање инсеката.

Постоји неколико постројења у којима се ова технологија примјењује. Међу њима су кукуруз, памук, кромпир и соја. Ови усјеви су познати као бт кукуруз, бт памук, итд..

Наравно, ова ГМ храна је изазвала одређену забринутост у популацији. Међутим, у извештају који је објавила Агенција за животну средину Сједињених Америчких Држава утврђено је да ове намирнице, до данас, нису показале никакву врсту токсичности или оштећења, ни у људским бићима ни у супериорним животињама..

Ефекти на инсекте

Кристали Б. тхурингиенсис растварају се у цревима инсекта са високим пХ и протоксини, а други ензими и протеини се ослобађају. Тако се протоксини претварају у активне токсине који се вежу за специјализоване молекуле рецептора цревних ћелија.

Токсин Б. тхурингиенсис производи код инсеката престанак гутања, парализу црева, повраћање, неравнотежу у излучивању, осмотску декомпензацију, општу парализу и на крају смрт.

Због дејства токсина, у интестиналном ткиву се јављају озбиљна оштећења која ометају њено функционисање, што утиче на асимилацију хранљивих материја.

Сматрано је да смрт инсекта може бити узрокована клијавошћу спора и пролиферацијом вегетативних ћелија у хемокоолу инсекта..

Међутим, сматра се да би морталитет зависио пре свега од дејства комензалних бактерија које живе у цревима инсекта и након дејства токсина Б. тхурингиенсис могао би изазвати септицемију.

Токсин Б. тхурингиенсис не утиче на кичмењаке, јер се варење хране у потоњем спроводи у киселим медијима, где токсин није активиран.

Истиче његову високу специфичност код инсеката, посебно познатих за лепидоптере. Сматра се сигурном за већину ентомофауне и нема штетно дејство на биљке, то јест, није фитотоксично.

Референце

1. Хоффе, Х. и Вхителеи, Х. (1989, Јуне). Инсецтицидал Цристал Протеинс оф Бациллус тхурингиенсис. Мицробиологицал Ревиев. 53 (2). 242-255.
2. Мартин, П. и Траверс, Р. (1989, октобар). Светско богатство и дистрибуција Бациллус тхурингиенсис Примењена и еколошка микробиологија. 55 (10). 2437-2442.
3. Рох, Ј., Јае, И., Минг, С., Биунг, Р. и Иеон, Х. (2007) Бациллус тхурингиенсис као специфичан, сигуран и ефикасан алат за контролу штеточина инсеката. Јоурнал оф Мицробиологи анд Биотецхнологи.17 (4). 547-559
4. Саука, Д. и Бенитенде Г. (2008). Бациллус тхурингиенсис: генералитиес Приступ његовој употреби у биоконтролирању лепидоптерних инсеката који су пољопривредни штетници. Аргентински журнал за микробиологију. 40. 124-140
5. Сцхнепф, Е., Црицкморе, Н., Ван Рие, Ј., Лерецлус, Д., Баум, Ј., Феителсон, Ј., Зеиглер, Д. анд Деан Х. (1998, Септембер). Бациллус тхурингиенсис и његов пестицидни кристални протеин. Микробиологија и молекуларна биологија. 62 (3). 775-806.
6. Вилла, Е., Парра, Ф., Цира, Л. и Виллалобос, С. (2018, Јануари). Род Бациллус као агенси биолошке контроле и његове импликације у пољопривредној биосигурности. Мекицан Јоурнал оф Пхитопатхологи. Онлине публикација.