Τα χαρακτηριστικά του Bacillus thuringiensis, μορφολογία, κύκλος ζωής



Bacillus thuringiensis είναι ένα βακτήριο που ανήκει σε μια μεγάλη ομάδα θετικών κατά Gram βακτηρίων, μερικά παθογόνα και άλλα εντελώς αβλαβή. Είναι ένα από τα βακτήρια που έχει μελετηθεί περισσότερο λόγω του πόσο χρήσιμα ήταν στη γεωργία.

Αυτή η χρησιμότητα είναι ότι αυτό το βακτήριο έχει την ιδιαιτερότητα του προϊόντος κατά τη διάρκεια της φάσης κρυστάλλων σπορίωσης του που περιέχουν πρωτεΐνες που τυχαίνει να είναι τοξικό για ορισμένα έντομα τα οποία είναι πραγματικά παράσιτα για καλλιέργεια.

Μεταξύ των σημαντικότερων χαρακτηριστικών του Bacillus thuringiensis Η υψηλή εξειδίκευση, η ασφάλεια για τους ανθρώπους, τα φυτά και τα ζώα, καθώς και η ελάχιστη υπολειμματικότητά τους βρίσκονται. Αυτά τα χαρακτηριστικά του επέτρεψαν να τοποθετηθεί ως μια από τις καλύτερες επιλογές για τη θεραπεία και τον έλεγχο των παρασίτων που μαστίζουν τις καλλιέργειες.

Η επιτυχής χρήση αυτού του βακτηριδίου έγινε εμφανής το 1938, όταν προέκυψε το πρώτο παρασιτοκτόνο που παρασκευάστηκε με τα σπόρια του. Από εκεί η ιστορία ήταν μακρά και μέσω αυτής έχει επικυρώσει Bacillus thuringiensis ως μία από τις καλύτερες επιλογές όσον αφορά τον έλεγχο των γεωργικών παρασίτων.

Ευρετήριο

  • 1 Ταξινόμηση
  • 2 Μορφολογία
  • 3 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 4 Κύκλος ζωής
    • 4.1 Η τοξίνη
  • 5 Χρησιμοποιεί σε έλεγχο παρασίτων
    • 5.1 Μηχανισμός δράσης της τοξίνης
    • 5.2 Bacillus thuringiensis και φυτοφάρμακα
    • 5.3 Bacillus thuringiensis και διαγονιδιακά τρόφιμα
  • 6 Επιδράσεις στο έντομο
  • 7 Αναφορές

Ταξινόμηση

Η ταξινομική ταξινόμηση του Bacillus thuringiensis είναι:

Τομέας: Βακτήρια

Φύλλο: Επιχειρήσεις

Κατηγορία: Bacilli

Παραγγελία: Bacillales

Οικογένεια: Bacillaceae

Φύλο: Bacillus

Είδος: Bacillus thuringiensis

Μορφολογία

Είναι βακτήρια που έχουν το σχήμα των ράβδων με στρογγυλεμένα άκρα. Παρουσιάζουν ένα περίγραμμα περιμετρικής μαστίγας, με μανταλάκια κατανεμημένα σε όλη την κυτταρική επιφάνεια.

Έχει διαστάσεις μήκους 3-5 μικρών και πλάτους 1-1,2 μικρών. Στις πειραματικές τους καλλιέργειες παρατηρούνται κυκλικές αποικίες, με διάμετρο 3-8 mm, με κανονικές άκρες και εμφάνιση "παγωμένης υάλου"..

Όταν παρατηρείται το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, παρατηρούνται τα τυπικά επιμηκυμένα κύτταρα, τα οποία ενώνονται σε βραχείες αλυσίδες.

Αυτό το είδος βακτηρίων παράγει σπόρια που έχουν ένα χαρακτηριστικό ελλειψοειδές σχήμα και βρίσκονται στο κεντρικό τμήμα του κυττάρου, χωρίς να προκαλούν παραμόρφωση του ιδίου.

Γενικά χαρακτηριστικά

Πρώτον, το Bacillus thuringiensis είναι ένα θετικό κατά Gram βακτήριο, το οποίο σημαίνει ότι όταν υποβληθεί σε διαδικασία βαφής Gram αποκτά ένα ιώδες χρωματισμό.

Ομοίως, είναι ένα βακτήριο που χαρακτηρίζεται από την ικανότητά του να αποικίζει ποικίλα περιβάλλοντα. Ήταν δυνατή η απομόνωσή της σε όλους τους τύπους εδάφους. Έχει μια ευρεία γεωγραφική κατανομή, που έχει βρεθεί ακόμα και στην Ανταρκτική, ένα από τα πιο εχθρικά περιβάλλοντα του πλανήτη.

Παρουσιάζει ενεργό μεταβολισμό, είναι σε θέση να ζυμώνει υδατάνθρακες όπως γλυκόζη, φρουκτόζη, ριβόζη, μαλτόζη και τρεαλόζη. Μπορεί επίσης να υδρολύσει άμυλο, ζελατίνη, γλυκογόνο και Ν-ακετυλ-γλυκοζαμίνη.

Με την ίδια σειρά ιδεών, το Bacillus thuringiensis Είναι θετικό στην καταλάση, είναι σε θέση να αποσυνθέσει το υπεροξείδιο του υδρογόνου στο νερό και το οξυγόνο.

Όταν έχει καλλιεργηθεί σε μέσο αίματος άγαρ, έχει παρατηρηθεί ένα πρότυπο βήτα αιμόλυσης, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το βακτήριο είναι ικανό να καταστρέψει εντελώς τα ερυθροκύτταρα.

Όσον αφορά τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις για ανάπτυξη, απαιτεί θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 10 - 15 ° C έως 40 - 45 ° C. Κατά τον ίδιο τρόπο, το βέλτιστο pH του είναι μεταξύ 5,7 και 7.

Το Bacillus thuringiensis Είναι ένα αυστηρό αερόβιο βακτήριο. Υποχρεωτικό πρέπει να είναι σε ένα περιβάλλον με μεγάλη διαθεσιμότητα οξυγόνου.

Το διακριτικό χαρακτηριστικό του Bacillus thuringiensis είναι ότι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σποριοποίησης, παράγει κρυστάλλους που αποτελούν μια πρωτεΐνη γνωστή ως τοξίνη δέλτα. Εντός αυτών των δύο ομάδων εντοπίστηκαν: το Cry και το Cyt.

Αυτή η τοξίνη είναι ικανή να προκαλέσει το θάνατο ορισμένων εντόμων που είναι αληθινά παράσιτα για διάφορα είδη καλλιεργειών.

Κύκλος ζωής

Β. Thuringiensis Παρουσιάζει έναν κύκλο ζωής με δύο φάσεις: μία από αυτές χαρακτηρίζεται από φυτική ανάπτυξη, άλλη από σπορία. Το πρώτο συμβαίνει υπό ευνοϊκές συνθήκες ανάπτυξης, όπως περιβάλλοντα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, το δεύτερο υπό δυσμενείς συνθήκες, με έλλειψη υποστρώματος τροφής.

Οι προνύμφες των εντόμων, όπως οι πεταλούδες, οι σκαθάρια ή οι μύγες, μεταξύ άλλων, μπορούν να τρώνε τα ενδοσπόρια των βακτηρίων τροφοδοτώντας τα φύλλα, τα φρούτα ή άλλα μέρη του φυτού. Β. Thuringiensis.

Στην πεπτική οδό του εντόμου, λόγω των αλκαλικών χαρακτηριστικών του εντόμου, η κρυσταλλωμένη πρωτεΐνη του βακτηρίου διαλύεται και ενεργοποιείται. Η πρωτεΐνη συνδέεται με έναν υποδοχέα στα εντερικά κύτταρα του εντόμου, σχηματίζοντας ένα πόρο που επηρεάζει την ισορροπία των ηλεκτρολυτών προκαλώντας το θάνατο του εντόμου.

Έτσι, το βακτήριο χρησιμοποιεί τους ιστούς του νεκρού εντόμου για τη διατροφή του, τον πολλαπλασιασμό και τον σχηματισμό νέων σπόρων που θα μολύνουν τους νέους ξενιστές.

Η τοξίνη

Οι τοξίνες που παράγονται από Β. Thuringiensis παρουσιάζουν εξαιρετικά ειδική δράση σε ασπόνδυλα και είναι αβλαβή σε σπονδυλωτά. Τα παρασωματικά εγκλείσματα του Β. Thuringensis έχουν διαφορετικές πρωτεΐνες με διαφορετική και συνεργιστική δράση.

Β. Thuringiensis Έχει πολλούς παράγοντες λοιμικότητας που περιλαμβάνει εκτός από τις ενδοτοξίνες δέλτα Cry και Cyt, εξωτοξίνες ορισμένες άλφα και βήτα, χιτινάσες, εντεροτοξίνες, φωσφολιπάσες και αιμολυσίνες, που αυξάνουν την αποτελεσματικότητα ως εντομοπαθογόνων.

Οι κρύσταλλοι τοξικής πρωτεΐνης του Β. Thuringiensis, αποικοδομούνται στο έδαφος με μικροβιακή δράση και μπορούν να μετουσιωθούν από την επίπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας.

Χρησιμοποιεί στον έλεγχο παρασίτων

Το εντομοπαθογόνο δυναμικό του Bacillus thuringiensis έχει αξιοποιηθεί πολύ για περισσότερο από 50 χρόνια στην προστασία των καλλιεργειών.

Χάρη στην ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας και προκαταβολές σε αυτό, είναι δυνατή η χρήση της τοξικής επίδρασης μέσω δύο κύριους άξονες: την ανάπτυξη των φυτοφαρμάκων που χρησιμοποιούνται άμεσα για τις καλλιέργειες και τη δημιουργία διαγονιδιακών τροφίμων.

Μηχανισμός δράσης της τοξίνης

Προκειμένου να κατανοηθεί η σημασία αυτού του βακτηριδίου στον έλεγχο των παρασίτων, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πώς οι τοξίνες επιτίθενται στον οργανισμό του εντόμου..

Ο μηχανισμός δράσης του χωρίζεται σε τέσσερα στάδια:

Διαλυτοποίηση και επεξεργασία των προτοξινών Cry: οι κρύσταλλοι που λαμβάνονται από την προνύμφη εντόμων διαλύονται στο έντερο. Με τη δράση των παρόντων πρωτεασών, μετασχηματίζονται σε δραστικές τοξίνες. Αυτές οι τοξίνες περνούν από τη λεγόμενη περιτοφική μεμβράνη (προστατευτική μεμβράνη εντερικών επιθηλιακών κυττάρων).

Ένωση στους δέκτες: οι τοξίνες δεσμεύονται σε συγκεκριμένες θέσεις που βρίσκονται στα μικροκύτταρα των εντερικών κυττάρων του εντόμου.

Εισαγωγή στη μεμβράνη και σχηματισμός του πόρου: Οι πρωτεΐνες cry εισάγονται στη μεμβράνη και προκαλούν πλήρη καταστροφή του ιστού μέσω του σχηματισμού διαύλων ιόντων.

Κυτταρόλυση: θάνατος εντερικών κυττάρων. Αυτό συμβαίνει μέσω διαφόρων μηχανισμών, με τις πιο γνωστές να είναι η οσμωτική κυτόλυση και η απενεργοποίηση του συστήματος που διατηρεί την ισορροπία του pH.

Bacillus thuringiensis και τα φυτοφάρμακα

Μόλις επαληθευτεί το τοξικό αποτέλεσμα των πρωτεϊνών που παράγονται από τα βακτήρια, μελετήθηκε η πιθανή χρήση του στον έλεγχο των παρασίτων στις καλλιέργειες..

Υπάρχουν πολλές μελέτες που έχουν διεξαχθεί για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων φυτοφαρμάκων της τοξίνης που παράγεται από αυτά τα βακτηρίδια. Λόγω των θετικών αποτελεσμάτων αυτών των ερευνών, Bacillus thuringiensis Έχει γίνει το βιολογικό εντομοκτόνο που χρησιμοποιείται παγκοσμίως για τον έλεγχο παρασίτων που βλάπτουν και επηρεάζουν αρνητικά διάφορες καλλιέργειες.

Βιολογικά εντομοκτόνα με βάση το Bacillus thuringiensis Έχουν εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου. Από τα πρώτα που περιέχουν μόνο σπόρια και κρύσταλλα, με εκείνες που είναι γνωστές ως ανασυνδυασμένα βακτήρια τρίτης γενιάς που περιέχουν την τοξίνη Bt που παράγονται και έχουν πλεονεκτήματα ώστε να φθάσει φυτικούς ιστούς.

Η σημασία της τοξίνης που παράγεται από αυτό το βακτήριο είναι ότι δεν είναι μόνο αποτελεσματική ενάντια στα έντομα, αλλά και εναντίον άλλων οργανισμών όπως οι νηματώδεις, τα πρωτόζωα και τα τρεματόζωα..

Είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι αυτή η τοξίνη είναι εντελώς αβλαβής σε άλλα είδη ζωντανών όντων όπως τα σπονδυλωτά, μια ομάδα στην οποία ανήκει ο άνθρωπος. Αυτό συμβαίνει επειδή οι εσωτερικές συνθήκες του πεπτικού συστήματος δεν είναι κατάλληλες για τον πολλαπλασιασμό και την επίδρασή του.

Bacillus thuringiensis και διαγονιδιακά τρόφιμα

Χάρη στην τεχνολογία, και ειδικότερα την ανάπτυξη των χορηγήσεων τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA, κατέστη δυνατό να δημιουργηθούν φυτά που είναι γενετικά απρόσβλητες από την επίδραση των εντόμων λυμαίνονται τις καλλιέργειες. Αυτά τα φυτά είναι γνωστά γενικά ως διαγονιδιακά τρόφιμα ή γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί.

Αυτή η τεχνολογία συνίσταται στην ταυτοποίηση εντός του γονιδιώματος του βακτηριδίου της αλληλουχίας των γονιδίων που κωδικοποιούν την έκφραση των τοξικών πρωτεϊνών. Αργότερα τα γονίδια αυτά μεταφέρονται στο γονιδίωμα του προς θεραπεία φυτού.

Όταν το φυτό αναπτύσσεται και αναπτύσσεται, αρχίζει να συνθέτει την τοξίνη που παρήγαγε στο παρελθόν η Bacillus thuringiensis, που είναι τότε άνοσα στη δράση των εντόμων.

Υπάρχουν πολλές εγκαταστάσεις στις οποίες έχει εφαρμοστεί αυτή η τεχνολογία. Μεταξύ αυτών είναι το καλαμπόκι, το βαμβάκι, οι πατάτες και η σόγια. Αυτές οι καλλιέργειες είναι γνωστές ως bt καλαμπόκι, bt cotton, κλπ..

Φυσικά αυτά τα γενετικώς τροποποιημένα τρόφιμα έχουν προκαλέσει κάποια ανησυχία στον πληθυσμό. Ωστόσο, σε μια έκθεση που δημοσιεύθηκε από τον Οργανισμό Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών, διαπιστώθηκε ότι αυτά τα τρόφιμα, μέχρι σήμερα, δεν έχουν εκδηλώσει κανένα είδος τοξικότητας ή βλάβης ούτε σε ανθρώπους ούτε σε ανώτερα ζώα..

Επιδράσεις στο έντομο

Οι κρύσταλλοι του Β. Thuringiensis διαλύονται στο έντερο του εντόμου με υψηλό ρΗ και οι πρωτοξίνες και άλλα ένζυμα και πρωτεΐνες απελευθερώνονται. Έτσι, οι πρωτοξίνες μετατρέπονται σε δραστικές τοξίνες που προσκολλώνται στα εξειδικευμένα μόρια υποδοχέα των κυττάρων του εντέρου.

Η τοξίνη του Β. thuringiensis παράγει στο έντομο κατάπαυση της κατάποσης, παράλυση του εντέρου, έμετο, ανισορροπίες στην απέκκριση, οσμωτική αποσυμπίεση, γενική παράλυση και τελικά θάνατο.

Λόγω της δράσης της τοξίνης, σοβαρές βλάβες που εμποδίζουν τη λειτουργία της εμφανίζονται στον ιστό του εντέρου, επηρεάζοντας την αφομοίωση των θρεπτικών ουσιών.

Έχει θεωρηθεί ότι ο θάνατος του εντόμου θα μπορούσε να προκληθεί από τη βλάστηση των σπορίων και τον πολλαπλασιασμό των βλαστικών κυττάρων στην αιμοκένια του εντόμου.

Ωστόσο, πιστεύεται ότι η θνησιμότητα θα εξαρτιόταν μάλλον από τη δράση συναφών βακτηρίων που κατοικούν στο έντερο του εντόμου και ότι μετά τη δράση της τοξίνης Β. Thuringiensis θα μπορούσε να προκαλέσει σηψαιμία.

Η τοξίνη Β. Thuringiensis δεν επηρεάζει τα σπονδυλωτά, επειδή η πέψη της τροφής στην τελευταία διεξάγεται σε όξινα μέσα, όπου η τοξίνη δεν ενεργοποιείται.

Επισημαίνει την υψηλή εξειδίκευση του στα έντομα, ιδιαίτερα γνωστό για λεπιδόπτερα. Θεωρείται ασφαλής για το μεγαλύτερο μέρος της εντόμου και δεν έχει βλαβερή δράση στα φυτά, δηλαδή δεν είναι φυτοτοξική.

Αναφορές

  1. Hoffe, Η. And Whiteley, Η. (1989, June). Εντομοκτόνες κρυσταλλικές πρωτεΐνες του Bacillus thuringiensis. Μικροβιολογική ανασκόπηση. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, Ρ. And Travers, R. (1989, Οκτώβριος). Παγκόσμια αφθονία και διανομή του Bacillus thuringiensis Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία. 55 (10). 2437-2442.
  3. ROH, J., Jae, Υ, Ming, S., Byung, R. and Yeon, H. (2007) .Bacillus thuringiensis ως προς Ειδικοί, Ασφαλές και αποτελεσματικό εργαλείο για Εντόμων Pest Control. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. και Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: γενικότητες Μια προσέγγιση για τη χρήση του στην βιοκατάσταση των λεπιδοπτέρων εντόμων που είναι αγροτικά παράσιτα. Εφημερίδα της Μικροβιολογίας της Αργεντινής. 40. 124-140
  5. Schnepf, Ε., Crickmore, Ν., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. and Dean Η. (1998, September). Bacillus thuringiensis και της φυτοφαρμάκου κρυσταλλικής πρωτεΐνης. Μικροβιολογία και ανασκοπήσεις μοριακής βιολογίας. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, Ε., Parra, F., Cira, L. και Villalobos, S. (2018, Ιανουάριος). Το γένος Bacillus ως παράγοντες βιολογικού ελέγχου και τις επιπτώσεις του στη γεωργική βιοασφάλεια. Μεξικάνικη Εφημερίδα της Φυτοπαθολογίας. Ηλεκτρονική δημοσίευση.