Bacillus thuringiensis характеристики, морфология, жизненный цикл

бацилла Thuringiensis это бактерия, которая принадлежит к большой группе грамположительных бактерий, некоторые из которых являются патогенными, а другие абсолютно безвредными. Это одна из бактерий, которая была изучена больше всего из-за того, насколько они полезны в сельском хозяйстве..

Эта полезность заключается в том, что эта бактерия имеет особенность производства во время фазы споруляции кристаллов, которые содержат белки, которые оказываются токсичными для определенных насекомых, которые являются настоящими вредителями для сельскохозяйственных культур..

Среди наиболее выдающихся особенностей Bacillus thuringiensis Его высокая специфичность, безопасность для людей, растений и животных, а также его минимальная остаточность найдены. Эти атрибуты позволили ему позиционировать себя как один из лучших вариантов лечения и борьбы с вредителями, поражающими посевы.

Успешное использование этой бактерии стало очевидным в 1938 году, когда появился первый пестицид, изготовленный из спор. Оттуда история была долгой и через это ратифицировала Bacillus thuringiensis как один из лучших вариантов борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

индекс

• 1 Таксономия
• 2 Морфология
• 3 Общие характеристики
• 4 Жизненный цикл
  • 4.1 Токсин
• 5 Использование в борьбе с вредителями
  • 5.1 Механизм действия токсина
  • 5.2 Bacillus thuringiensis и пестициды
  • 5.3 Bacillus thuringiensis и трансгенные продукты
• 6 Воздействие на насекомое
• 7 ссылок

таксономия

Таксономическая классификация Bacillus thuringiensis Это:

домен: бактерия

Фил: Firmicutes

класс: бациллы

заказ: Bacillales

семья: Bacillaceae

жанр: бацилла

вид: Bacillus thuringiensis

морфология

Это бактерии, которые имеют форму полос с закругленными концами. Они представляют образец жгутиков периметра с жгутиками, распределенными по всей поверхности клетки.

Он имеет размеры 3-5 микрон в длину и 1-1,2 микрон в ширину. В их экспериментальных культурах наблюдаются круглые колонии диаметром 3-8 мм с правильными краями и внешним видом "матового стекла"..

При наблюдении электронного микроскопа наблюдаются типичные удлиненные клетки, соединенные в короткие цепи..

Этот вид бактерий производит споры, которые имеют характерную эллипсоидальную форму и расположены в центральной части клетки, не вызывая ее деформации.

Общие характеристики

Во-первых, Bacillus thuringiensis является грамположительной бактерией, что означает, что при воздействии процесса окрашивания по Граму он приобретает фиолетовую окраску.

Кроме того, это бактерия, характеризующаяся своей способностью колонизировать различные среды. Удалось выделить его во всех типах почв. Он имеет широкое географическое распространение, обнаруженный даже в Антарктиде, одной из самых враждебных сред на планете..

Представляет активный обмен веществ, способный сбраживать углеводы, такие как глюкоза, фруктоза, рибоза, мальтоза и трегалоза. Он также может гидролизовать крахмал, желатин, гликоген и N-ацетилглюкозамин..

В том же порядке идей, Bacillus thuringiensis Является каталазой, способной разлагать перекись водорода в воде и кислороде.

Когда он культивирован в среде с агаром и кровью, наблюдается паттерн бета-гемолиза, что означает, что эта бактерия способна полностью уничтожить эритроциты..

Что касается его экологических требований для роста, он требует температурных интервалов от 10 - 15 ° C до 40 - 45 ° C. Таким же образом, его оптимальный рН находится между 5,7 и 7.

Bacillus thuringiensis Это строгие аэробные бактерии. Обязательно должен быть в среде с широкой доступностью кислорода.

Отличительная черта Bacillus thuringiensis является то, что в процессе споруляции он генерирует кристаллы, состоящие из белка, известного как дельта токсин. Внутри этих двух групп были определены: Cry и Cyt.

Этот токсин способен вызывать гибель некоторых насекомых, которые являются настоящими вредителями для различных видов сельскохозяйственных культур..

Жизненный цикл

B. thuringiensis Он представляет собой жизненный цикл с двумя фазами: одна из них характеризуется вегетативным ростом, а другая - споруляцией. Первое происходит в благоприятных условиях для развития, таких как богатые питательными веществами среды, второе - в неблагоприятных условиях, с недостатком пищевого субстрата..

Личинки насекомых, такие как бабочки, жуки или мухи, могут среди прочего питаться эндоспорами бактерий, питаясь листьями, плодами или другими частями растения. B. thuringiensis.

В пищеварительном тракте насекомого, благодаря щелочным характеристикам насекомого, кристаллизованный белок бактерии растворяется и активируется. Белок связывается с рецептором в кишечных клетках насекомого, образуя поры, которые влияют на электролитный баланс, вызывая гибель насекомого.

Таким образом, бактерия использует ткани мертвого насекомого для своего питания, размножения и образования новых спор, которые будут заражать новых хозяев..

Токсин

Токсины, вырабатываемые B. thuringiensis они проявляют высокоспецифичное действие у беспозвоночных и безвредны у позвоночных. Параспоральные включения B. thuringensis у них разные белки с разной и синергетической активностью.

B. thuringiensis Он имеет несколько факторов вирулентности, которые включают, помимо дельта-эндотоксинов Cry и Cyt, некоторые альфа- и бета-экзотоксины, хитиназы, энтеротоксины, фосфолипазы и гемолизины, которые повышают его эффективность в качестве энтомопатогена..

Ядовитые белковые кристаллы B. thuringiensis, они разлагаются в почве под действием микробов и могут быть денатурированы в результате солнечного излучения.

Использует в борьбе с вредителями

Энтомопатогенный потенциал Bacillus thuringiensis более 50 лет активно используется для защиты сельскохозяйственных культур..

Благодаря развитию биотехнологии и ее достижений стало возможным использовать этот токсический эффект двумя основными путями: приготовление пестицидов, которые используются непосредственно в сельскохозяйственных культурах, и создание трансгенных продуктов питания..

Механизм действия токсина

Чтобы понять важность этой бактерии в борьбе с вредителями, важно знать, как токсин атакует организм насекомого..

Механизм его действия делится на четыре этапа:

Солюбилизация и обработка протоксинов CryКристаллы, проглатываемые личинкой насекомого, растворяются в кишечнике. Под действием присутствующих протеаз они превращаются в активные токсины. Эти токсины проходят через так называемую перитрофическую мембрану (защитную мембрану кишечных эпителиальных клеток).

Союз получателям: токсины связываются с конкретными сайтами, которые расположены в микроворсинах кишечных клеток насекомого.

Вставка в мембрану и формирование поры: Cry белки вставляются в мембрану и вызывают полное разрушение ткани через образование ионных каналов.

цитолиз: гибель кишечных клеток. Это происходит через несколько механизмов, наиболее известным из которых является осмотический цитолиз и инактивация системы, которая поддерживает баланс pH.

Bacillus thuringiensis и пестициды

После того, как токсический эффект белков, продуцируемых бактериями, был проверен, его потенциальное использование в борьбе с вредителями в сельскохозяйственных культурах было изучено..

Есть много исследований, которые были проведены, чтобы определить пестицидные свойства токсина, продуцируемого этими бактериями. В связи с положительными результатами этих исследований, Bacillus thuringiensis Он стал биологическим инсектицидом, наиболее используемым во всем мире для борьбы с вредителями, которые наносят ущерб и негативно влияют на различные культуры..

Биоинсектициды на основе Bacillus thuringiensis Они развивались с течением времени. От первых, которые содержат только споры и кристаллы, до тех, которые известны как третье поколение, которые содержат рекомбинантные бактерии, которые генерируют токсин bt и имеют такие преимущества, как достижение тканей растения.

Важность токсина, продуцируемого этой бактерией, заключается в том, что он эффективен не только против насекомых, но и против других организмов, таких как нематоды, простейшие и трематоды..

Важно уточнить, что этот токсин абсолютно безвреден для других типов живых существ, таких как позвоночные, группа, к которой принадлежит человек. Это связано с тем, что внутренние условия пищеварительной системы не подходят для ее размножения и воздействия..

Bacillus thuringiensis и трансгенные продукты

Благодаря технологическим достижениям, особенно развитию технологии рекомбинантных ДНК, стало возможным создавать растения, которые генетически невосприимчивы к воздействию насекомых, наносящих ущерб сельскохозяйственным культурам. Эти растения известны как трансгенные продукты питания или генетически модифицированные организмы..

Эта технология заключается в идентификации в геноме бактерии последовательности генов, которые кодируют экспрессию токсичных белков. Позже эти гены переносятся в геном растения, подлежащего обработке..

Когда растение растет и развивается, оно начинает синтезировать токсин, который ранее производился Bacillus thuringiensis, будучи невосприимчивым к действию насекомых.

Есть несколько заводов, на которых эта технология была применена. Среди них кукуруза, хлопок, картофель и соя. Эти культуры известны как кукуруза, хлопок и т. Д..

Конечно, эти генетически модифицированные продукты вызвали некоторую обеспокоенность у населения. Тем не менее, в отчете, опубликованном Агентством США по охране окружающей среды, было установлено, что эти продукты, до настоящего времени, не проявляли какой-либо токсичности или повреждения ни у людей, ни у высших животных..

Воздействие на насекомое

Кристаллы B. thuringiensis они растворяются в кишечнике насекомого с высоким рН и протоксинами, а другие ферменты и белки высвобождаются. Таким образом, протоксины превращаются в активные токсины, которые присоединяются к специализированным рецепторным молекулам клеток кишечника..

Токсин B. thuringiensis вызывает у насекомых прекращение приема пищи, паралич кишечника, рвоту, дисбаланс в экскреции, осмотическую декомпенсацию, общий паралич и, наконец, смерть.

Из-за действия токсина в кишечной ткани происходят серьезные повреждения, препятствующие его функционированию, влияющие на усвоение питательных веществ..

Считается, что гибель насекомого может быть вызвана прорастанием спор и пролиферацией вегетативных клеток в гемоцеле насекомого..

Однако считается, что смертность будет зависеть скорее от действия комменсальных бактерий, которые обитают в кишечнике насекомого, и что после действия токсина B. thuringiensis сможет вызвать сепсис.

Токсин B. thuringiensis это не влияет на позвоночных, потому что переваривание пищи в последних осуществляется в кислых средах, где токсин не активирован.

Подчеркивает его высокую специфичность у насекомых, особенно известных по чешуекрылым. Он считается безопасным для большей части энтомофауны и не оказывает вредного воздействия на растения, то есть не является фитотоксичным.

ссылки

1. Hoffe, H. and Whiteley, H. (1989, июнь). Инсектицидные кристаллические белки Bacillus thuringiensis. Микробиологический обзор. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. and Travers, R. (1989, октябрь). Всемирное изобилие и распространение Bacillus thuringiensis Прикладная и экологическая микробиология. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming S., Byung R., Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis как специфический, безопасный и эффективный инструмент для борьбы с насекомыми-вредителями. Журнал микробиологии и биотехнологии. 17 (4). 547-559
4. Саука Д. и Бенитенде Г. (2008). Bacillus thuringiensis: общности Подход к его использованию в биоконтроле чешуекрылых насекомых, являющихся сельскохозяйственными вредителями. Аргентинский журнал микробиологии. 40. 124-140
5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. и Dean H. (1998, сентябрь). Bacillus thuringiensis и его пестицидный кристаллический белок. Микробиология и молекулярная биология. 62 (3). 775-806.
6. Вилья Э., Парра Ф., Сира Л. и Вильялобос С. (2018, январь). Род Bacillus как агенты биологического контроля и его значение в биобезопасности сельского хозяйства. Мексиканский журнал фитопатологии. Онлайн публикация.