Bacillus thuringiensis egenskaper, morfologi, livscykel



Bacillus thuringiensis är en bakterie som tillhör en stor grupp av gram-positiva bakterier, vissa patogena och andra helt oskadliga. Det är en av de bakterier som har studerats mest på grund av hur användbara de har varit i jordbruket.

Detta verktyg är att denna bakterie har den egenheten att producera under dess sporulering fas kristaller som innehåller proteiner som råkar vara giftigt för vissa insekter som är riktiga skadedjur för gröda.

Bland de mest framstående funktionerna hos Bacillus thuringiensis Dess höga specificitet, säkerhet för människor, växter och djur, liksom dess minsta restlighet finns. Dessa egenskaper tillät honom att placera sig som ett av de bästa alternativen för behandling och bekämpning av skadedjur som plågade grödor.

Den framgångsrika användningen av denna bakterie blev uppenbar 1938 när den första pesticiden som tillverkades med sina sporer uppstod. Därifrån har historien varit lång och genom det har ratificerat Bacillus thuringiensis som en av de bästa alternativen när det gäller att kontrollera jordbruksskadedjur.

index

  • 1 Taxonomi
  • 2 Morfologi
  • 3 Allmänna egenskaper
  • 4 Livscykel
    • 4.1 Toxinet
  • 5 Användningar i skadedjursbekämpning
    • 5.1 Toxins verkningsmekanism
    • 5.2 Bacillus thuringiensis och bekämpningsmedel
    • 5.3 Bacillus thuringiensis och transgena livsmedel
  • 6 Effekter på insekten
  • 7 referenser

taxonomi

Den taxonomiska klassificeringen av Bacillus thuringiensis Det är:

domain: bakterie

Filo: Firmicutes

klass: baciller

ordning: bacillales

familj: Bacillaceae

genre: Bacillus

arter: Bacillus thuringiensis

morfologi

De är bakterier som har formen av stänger med avrundade ändar. De presenterar ett mönster av perimeter flagellation, med flagella fördelat över cellytan.

Den har dimensioner av 3-5 mikron i längd och 1-1,2 mikron bredd. I sina experimentella kulturer observeras cirkulära kolonier med en diameter av 3-8 mm, med regelbundna kanter och ett "frostat glas" utseende..

När man observerar elektronmikroskopet observeras de typiska långsträckta cellerna, förenade i korta kedjor.

Denna bakterieart producerar sporer som har en karakteristisk ellipsoidform och är belägna i cellens centrala del utan att orsaka deformation av samma.

Allmänna egenskaper

Först, den Bacillus thuringiensis är en gram-positiv bakterie, vilket innebär att när den utsätts för Gram-färgprocessen förvärvar den en violett färgning.

Likaså är det en bakterie som kännetecknas av dess förmåga att kolonisera olika miljöer. Det har varit möjligt att isolera det i alla jordtyper. Den har en stor geografisk fördelning, som hittats i Antarktis, en av de mest fientliga miljöerna på planeten.

Presenterar en aktiv metabolism, som kan fermentera kolhydrater som glukos, fruktos, ribos, maltos och trehalos. Det kan också hydrolysera stärkelse, gelatin, glykogen och N-acetyl-glukosamin.

I samma ordning med idéer, Bacillus thuringiensis Det är katalas positiv, att kunna sönderdela väteperoxid i vatten och syre.

När det har odlats i agar-blodmedium har ett mönster av beta-hemolys observerats, vilket innebär att denna bakterie kan fullständigt förstöra erytrocyter.

Om dess miljökrav för tillväxt, krävs intervall temperatur varierande från 10 till 15 ° C till 40 -45 ° C. På samma sätt är dess optimala pH mellan 5,7 och 7.

den Bacillus thuringiensis Det är en strikt aerob bakterier. Obligatorisk måste vara i en miljö med stor tillgång till syre.

Den särskiljande egenskapen hos Bacillus thuringiensis är att under det att spårningen sker, alstrar den kristaller som utgörs av ett protein som är känt som delta-toxin. Inom dessa två grupper har identifierats: Cry och Cyt.

Detta toxin kan orsaka döden av vissa insekter som är sanna skadedjur för olika typer av grödor.

Livscykel

B. thuringiensis Den presenterar en livscykel med två faser: en av dem kännetecknas av vegetativ tillväxt, en annan genom sporulation. Den första sker under gynnsamma förhållanden för utveckling, såsom näringsrika miljöer, den andra under ogynnsamma förhållanden, med brist på livsmedelssubstrat.

Insekter larver som fjärilar, skalbaggar eller flugor kan bland annat äta endosporer av bakterierna genom att mata på blad, frukter eller andra delar av växten. B. thuringiensis.

I insektens mag-tarmkanal upplöses och aktiveras det kristalliserade proteinet från bakterien på grund av insekts alkaliska egenskaper. Proteinet binds till en receptor i insektens intestinala celler, som bildar en pore som påverkar elektrolytbalansen och orsakar insektsdöden.

Således använder bakterien vävnaderna från den döda insekten för dess utfodring, multiplikation och bildning av nya sporer som kommer att infektera nya värdar.

Toxinet

De toxiner som produceras av B. thuringiensis De presenterar högspecifik verkan hos ryggradslösa djur och är oskadliga hos ryggradsdjur. Parasporala inslagen av B. thuringensis De har olika proteiner med olika och synergistisk aktivitet.

B. thuringiensis Det har många virulensfaktorer som inkluderar förutom Cry och CYT delta endotoxiner, exotoxiner vissa alfa och beta, kitinaser, enterotoxiner, fosfolipaser och hemolysiner, vilka förbättrar effektiviteten som entomopatogen.

De giftiga proteinkristallerna av B. thuringiensis, de försämras i jorden genom mikrobiell verkan och kan denatureras av förekomsten av solstrålning.

Användning i skadedjursbekämpning

Den entomopatogen Bacillus thuringiensis potential har varit mycket utnyttjats i mer än 50 år i växtskydds.

Tack vare utvecklingen av bioteknik och framsteg inom detta har det varit möjligt att använda den toxiska effekten genom två huvudlinjer: utveckling av bekämpningsmedel användas direkt på grödor och skapandet av transgena livsmedel.

Toxins verkningsmekanism

För att förstå vikten av denna bakterie i bekämpningen av skadedjur är det viktigt att veta hur toxinet attackerar i insektens organism..

Dess åtgärdsmekanism är indelad i fyra steg:

Solubilisering och bearbetning av Cry protoxiner: de kristaller som intagas av insektslarven upplöses i tarmarna. Genom verkan av de närvarande proteaserna omvandlas de till aktiva toxiner. Dessa toxiner går igenom det så kallade peritrofiska membranet (skyddande membran i tarmepitelceller).

Unionen till mottagarna: Toxinerna binder till specifika ställen som ligger i mikrovilli av insektens tarmceller.

Insättning i membranet och bildning av porerna: Cry-proteiner införs i membranet och orsakar total förstöring av vävnaden genom bildandet av jonkanaler.

cytolys: Död av tarmceller. Detta sker genom flera mekanismer, den mest kända osmotiska cytolys och inaktivesystem som upprätthåller pH-balans.

Bacillus thuringiensis och bekämpningsmedel

När den toxiska effekten av det protein som producerades av bakterien visade sig, var dess potentiella användning studerat vid kontroll av skadegörare.

Det finns många studier som har utförts för att bestämma bekämpningsmedelsegenskaperna hos toxinet som produceras av dessa bakterier. På grund av de positiva resultaten av dessa undersökningar, Bacillus thuringiensis Det har blivit det biologiska insektsmedlet som används mest över hela världen för att bekämpa skadedjur som skadar och påverkar olika grödor negativt.

Bioinsekticider baserade på Bacillus thuringiensis De har utvecklats över tiden. Från den första som endast innehöll sporer och kristaller, till de som kallas tredje generation som innehåller rekombinanta bakterier som genererar bt-toxinet och har fördelar som att nå växtvävnaderna.

Betydelsen av det toxin som produceras av bakterierna är att inte bara är effektivt mot insekter utan även mot andra organismer såsom nematoder, trematoder och protozoer.

Det är viktigt att klargöra att detta toxin är helt oskadligt i andra typer av levande varelser, såsom ryggradsdjur, en grupp som människan tillhör. Detta beror på att de inre tillstånden i matsmältningssystemet inte är lämpliga för dess spridning och effekt.

Bacillus thuringiensis och transgena livsmedel

Tack vare teknik, särskilt utvecklingen av rekombinant DNA-tekniken går framåt, har det varit möjligt att skapa plantor som är genetiskt immuna mot effekten av insekter härjar grödor. Dessa växter är generellt kända som transgena livsmedel eller genetiskt modifierade organismer.

Denna teknik består i att identifiera i genen av bakterien sekvensen av gener som kodar för uttryck av toxiska proteiner. Senare överförs dessa gener till genomet hos den växt som ska behandlas.

När växten växer och utvecklas börjar det att syntetisera det toxin som tidigare producerats av Bacillus thuringiensis, är då immun mot insekterna.

Det finns flera anläggningar där denna teknik har tillämpats. Bland dessa är majs, bomull, potatis och sojabönor. Dessa grödor är kända som bt majs, bomull, etc..

Naturligtvis har dessa GM-livsmedel genererat viss oro i befolkningen. Men i en rapport som publicerades av Förenta staternas miljöbyrå bestämdes att dessa livsmedel, aktuella, inte har uppenbarat någon typ av toxicitet eller skada, varken hos människor eller hos överlägsna djur..

Effekter på insekten

Kristallkristallerna B. thuringiensis de löses upp i insektsens tarm med högt pH och protoxinerna och andra enzymer och proteiner släpps. Således omvandlas protoxiner till aktiva toxiner som fäster vid de specialiserade receptormolekylerna i tarmcellerna.

Toxinet av B. thuringiensis producerar vid insektsupptagning av insekter, förlamning av tarmarna, kräkningar, obalanser i utsöndring, osmotisk dekompensering, allmän förlamning och slutligen dödsfall.

På grund av verkan av toxinet, förekommer i tarmvävnadsskada förhindra allvarlig operation, påverkar assimilering av näringsämnen.

Man har ansett att insektens död skulle kunna orsakas av spiringens spiring och spridningen av vegetativa celler i insektshemokolen.

Däremot menas det att dödligheten snarare beror på verkan av kommensalbakterier som bevarar insektens tarm och att efter verkan av toxinet av B. thuringiensis skulle kunna orsaka septikemi.

Toxinet B. thuringiensis det påverkar inte ryggradsdjur, eftersom matsmältningen av mat i den senare utförs i sura medier, där toxinet inte är aktiverat.

Framhäver sin höga specificitet i insekter, särskilt kända för lepidoptera. Det anses vara säkert för de flesta entomofauna och har ingen skadlig verkan på växter, det vill säga det är inte fytotoxiskt.

referenser

  1. Hoffe, H. och Whiteley, H. (1989, juni). Insekticidala kristallproteiner av Bacillus thuringiensis. Mikrobiologisk granskning. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. och Travers, R. (1989, oktober). Globalt överflöd och distribution av Bacillus thuringiensis Applied and Environmental Microbiology. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. och Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis som ett specifikt, säkert och effektivt verktyg för insektsbekämpning. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. och Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: generaliteter Ett tillvägagångssätt för dess användning vid biokontroll av lepidoptera insekter som är skadedjur för jordbruket. Argentinska Journal of Microbiology. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. och Dean H. (1998, september). Bacillus Thuringiensis och dess Pesticid Crystal Protein. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. och Villalobos, S. (2018, januari). Släktet Bacillus som medel för biologisk kontroll och dess konsekvenser i jordbruks biosäkerhet. Mexican Journal of Phytopathology. Online-publikation.