Bacillus thuringiensis özellikleri, morfolojisi, yaşam döngüsü



basil thuringiensis bazıları patojenik, bazıları ise tamamen zararsız olan büyük bir gram-pozitif bakteri grubuna ait bir bakteridir. Tarımda ne kadar faydalı olduklarından dolayı en çok çalışılan bakterilerden biridir..

Bu yardımcı program, bu bakterinin, mahsuller için gerçek zararlıları oluşturan bazı böcekler için toksik olduğu ortaya çıkan proteinleri içeren spor fazı kristallerinde üretme özelliğine sahiptir..

En seçkin özellikleri arasında Bacillus thuringiensis Yüksek özgüllüğü, insanlar, bitkiler ve hayvanlar için güvenliği ve asgari kalıntısı bulunur. Bu özellikler, kendisini, bitkileri saran zararlıların tedavisi ve kontrolü için en iyi seçeneklerden biri olarak konumlandırmasını sağladı..

Bu bakterinin başarıyla kullanılması, 1938'de sporları ile üretilen ilk pestisit ortaya çıktığında belirginleşti. Oradan tarih uzun sürdü ve onun aracılığıyla onayladı Bacillus thuringiensis Tarımsal zararlıları kontrol etme konusunda en iyi seçeneklerden biri olarak.

indeks

  • 1 Taksonomi
  • 2 Morfoloji
  • 3 Genel özellikler
  • 4 Yaşam döngüsü
    • 4.1 Toksin
  • 5 Haşere mücadelesinde kullanım alanları
    • 5.1 Toksinin etki mekanizması
    • 5.2 Bacillus thuringiensis ve pestisitler
    • 5.3 Bacillus thuringiensis ve transgenik yiyecekler
  • 6 Böcek üzerindeki etkiler
  • 7 Kaynakça

taksonomisi

Taksonomik sınıflaması Bacillus thuringiensis Öyle:

domain: bakteri

Filo: Firmicutes

sınıfı: basil

sipariş: Bacillales

ailesi: Bacillaceae

tür: basil

türler: Bacillus thuringiensis

morfoloji

Yuvarlak uçlu çubuk şeklinde bakteridirler. Hücre yüzeyi boyunca dağıtılmış flagella ile birlikte, bir çevre füzelasyon modeli sunarlar..

3-5 mikron uzunluğunda ve 1-1.2 mikron genişliğindedir. Deney kültürlerinde, 3-8 mm çapında, düzenli kenarları ve “buzlu cam” görünümü olan dairesel koloniler gözlenir..

Elektron mikroskobu gözlemlenirken, kısa zincire bağlanmış tipik uzun hücreler gözlenir.

Bu bakteri türü, karakteristik bir elipsoidal şekle sahip olan ve aynı şekilde deformasyona neden olmadan hücrenin orta kısmında bulunan sporları üretir..

Genel özellikler

İlk olarak Bacillus thuringiensis gram-pozitif bir bakteridir, yani Gram boyama işlemine maruz kaldığında menekşe rengi alması anlamına gelir..

Aynı şekilde, çeşitli ortamları kolonileştirme kabiliyeti ile karakterize edilen bir bakteridir. Tüm toprak tiplerinde izole etmek mümkün olmuştur. Gezegendeki en düşmanca ortamlardan biri olan Antarktika'da bile bulunmuş geniş bir coğrafi dağılıma sahiptir..

Glikoz, fruktoz, riboz, maltoz ve trehaloz gibi karbonhidratları mayalayabilen aktif bir metabolizma sunar. Aynı zamanda nişasta, jelatin, glikojen ve N-asetil-glukozamini hidrolize edebilir.

Aynı fikir sırasına göre, Bacillus thuringiensis Hidrojen peroksiti su ve oksijende parçalayabilen katalaz pozitif.

Agar-kan ortamında ekildiği zaman, bir beta hemoliz paterni gözlemlenmiştir, bu, bu bakterinin eritrositleri tamamen yok edebildiği anlamına gelir..

Büyüme için çevresel gereksinimleriyle ilgili olarak, 10 - 15 ° C - 40 - 45 ° C arasında değişen sıcaklık aralıkları gerektirir. Aynı şekilde, optimum pH 5.7 ile 7 arasındadır..

Bacillus thuringiensis Sıkı bir aerobik bakteridir. Zorunlu, geniş oksijen mevcudiyetine sahip bir ortamda bulunmalıdır..

Ayırt edici özelliği Bacillus thuringiensis Sporülasyon işlemi sırasında, delta toksini olarak bilinen bir protein tarafından oluşturulan kristalleri oluşturur. Bu iki grup içinde tanımlanmıştır: Cry ve Cyt.

Bu toksin, çeşitli mahsul türleri için gerçek zararlı olan bazı böceklerin ölümüne neden olabilir..

Yaşam döngüsü

B. thuringiensis İki fazlı bir yaşam döngüsü sunar: bunlardan biri bitkisel büyüme, biri sporülasyon ile karakterizedir. Birincisi, besin açısından zengin ortamlar gibi gelişme için elverişli koşullar altında, ikincisi elverişsiz koşullar altında, gıda substratı kıtlığı ile birlikte ortaya çıkar..

Kelebekler, böcekler veya sinekler gibi böcek larvaları, diğerleri arasında, yapraklar, meyveler veya bitkinin diğer kısımlarında beslenerek bakterilerin endosporlarını yiyebilir. B. thuringiensis.

Böceğin sindirim kanalında, böceğin alkali özelliklerinden dolayı, bakterinin kristalize edilmiş proteini çözülür ve aktive olur. Protein, böceğin bağırsak hücrelerinde bulunan bir reseptöre bağlanır ve elektrolit dengesini etkileyen böceğin ölümüne neden olan bir gözenek oluşturur.

Bu nedenle bakteri, ölü böceklerin dokularını beslenmesi, çoğalması ve yeni konakçıları enfekte edecek yeni sporların oluşumu için kullanır..

Toksin

Tarafından üretilen toksinler B. thuringiensis Omurgasızlar üzerinde oldukça spesifik bir etki gösterirler ve omurgalılarda zararsızdırlar. Parasporal kapanımlar B. thuringensis farklı ve sinerjistik aktiviteye sahip farklı proteinlere sahiptirler..

B. thuringiensis Delta endotoksin Cry ve Cyt dışında, bazı alfa ve beta ekotoksinleri, kitinleri, enterotoksinleri, fosfolipazları ve hemolizinleri ve bir entomopatojen olarak etkinliğini artıran çeşitli virülans faktörlerine sahiptir..

Toksik protein kristalleri B. thuringiensis, Toprakta mikrobiyal etki ile bozunurlar ve güneş ışınımı insidansı ile denatüre edilebilirler.

Haşere kontrolünde kullanır

Bacillus thuringiensis'in entomopatojenik potansiyeli, mahsullerin korunmasında 50 yıldan fazla bir süredir yüksek oranda kullanılmaktadır..

Biyoteknolojinin gelişimi ve ilerlemeleri sayesinde bu toksik etkinin iki ana yoldan kullanılması mümkün olmuştur: doğrudan bitkilerde kullanılan pestisitlerin hazırlanması ve transgenik gıdaların oluşturulması.

Toksinin etki mekanizması

Bu bakterinin zararlı böceklerin kontrolündeki önemini anlamak için, toksinin böcek organizmasında nasıl saldırdığını bilmek önemlidir..

Etki mekanizması dört aşamaya ayrılmıştır:

Cry protoksinlerinin çözünürlüğü ve işlenmesi: Böcek larvaları tarafından alınan kristaller bağırsakta çözülür. Mevcut proteazların etkisiyle aktif toksinlere dönüşürler. Bu toksinler peritrofik membrandan (intestinal epitel hücrelerinin koruyucu membranı) geçer..

Alıcılara sendika: toksinler, böceğin bağırsak hücrelerinin mikro bölmesinde bulunan spesifik bölgelere bağlanır.

Membraya yerleştirme ve gözenek oluşumu: Cry proteinleri zara sokulur ve iyon kanallarının oluşmasıyla dokunun tamamen tahrip olmasına neden olur.

cytolysis: bağırsak hücrelerinin ölümü. Bu, en çok ozmotik sitoliz ve pH dengesini koruyan sistemin etkisizleştirilmesi olan birçok mekanizma ile gerçekleşir..

Bacillus thuringiensis ve pestisitler

Bakteriler tarafından üretilen proteinlerin toksik etkisi doğrulandıktan sonra, bitkilerde zararlıların kontrolünde potansiyel kullanımı incelenmiştir..

Bu bakteriler tarafından üretilen toksinin böcek ilacı özelliklerini belirlemek için birçok çalışma yapılmıştır. Bu araştırmaların olumlu sonuçlarından dolayı, Bacillus thuringiensis Çeşitli bitkileri zedeleyen ve olumsuz etkileyen zararlıları kontrol etmek için dünya çapında en çok kullanılan biyolojik böcek ilacı haline gelmiştir..

Biyoinsektisitler dayalı Bacillus thuringiensis Zaman içinde gelişti. Sadece sporları ve kristalleri içeren ilkinden, bt toksini üreten ve bitki dokularına ulaşma gibi avantajlara sahip rekombinant bakteri içeren üçüncü nesil olarak bilinenlere.

Bu bakteri tarafından üretilen toksinin önemi, sadece böceklere karşı değil aynı zamanda nematod, protozoa ve trematod gibi diğer organizmalara karşı da etkili olmasıdır..

Bu toksinin, insanın ait olduğu bir grup olan omurgalılar gibi diğer canlı türlerinde tamamen zararsız olduğunu açıklığa kavuşturmak önemlidir. Bunun nedeni, sindirim sisteminin iç koşullarının çoğalması ve etkisi için uygun olmamasıdır..

Bacillus thuringiensis ve transgenik yiyecekler

Teknolojik gelişmeler, özellikle rekombinant DNA teknolojisinin geliştirilmesi sayesinde, mahsulleri tahrip eden böceklerin etkisine genetik olarak bağışık olan bitkiler oluşturmak mümkün olmuştur. Bu bitkiler genel olarak transgenik gıdalar veya genetiği değiştirilmiş organizmalar olarak bilinir..

Bu teknoloji, bakteri genomu içinde toksik proteinlerin ekspresyonunu kodlayan gen sekansının tanımlanmasından oluşur. Daha sonra bu genler tedavi edilecek bitkinin genomuna aktarılır..

Bitki büyüdüğünde ve geliştiğinde, daha önce üretici tarafından üretilen toksini sentezlemeye başlar Bacillus thuringiensis, daha sonra böceklerin etkisine karşı bağışıklık kazanma.

Bu teknolojinin uygulandığı birkaç bitki var. Bunlar arasında mısır, pamuk, patates ve soya fasulyesi bulunur. Bu ürünler bt mısır, bt pamuk vs. olarak bilinir..

Elbette bu GM gıdaları popülasyonda bir miktar endişe yarattı. Bununla birlikte, Birleşik Devletler Çevre Ajansı tarafından yayınlanan bir raporda, bu yiyeceklerin, bugüne kadar, insanlarda veya üstün hayvanlarda, herhangi bir toksisite veya hasar göstermediği belirlenmiştir..

Böcek üzerindeki etkiler

Kristalleri B. thuringiensis böceklerin bağırsaklarında yüksek pH ve protoksinler ile çözülürler ve diğer enzimler ve proteinler salınırlar. Böylece protoksinler, bağırsak hücrelerinin özel reseptör moleküllerine bağlanan aktif toksinlere dönüştürülür.

Toksin B. thuringiensis Böcek bitiminde yutma, bağırsak felci, kusma, atılımdaki dengesizlikler, ozmotik dekompansasyon, genel felç ve nihayet ölümle sonuçlanır..

Toksinin etkisine bağlı olarak, bağırsak dokusunda işleyişini engelleyen ciddi hasarlar, besin maddelerinin özümsemesini etkiler.

Böceğin ölümünün sporların çimlenmesine ve böceğin hemokeline içindeki bitkisel hücrelerin çoğalmasına neden olabileceği düşünülmektedir..

Bununla birlikte, ölüm oranının, daha çok, böceklerin bağırsaklarında yaşayan ve bakteriyellerin toksinlerinin etkilerinden sonra, eşlik eden bakterilerin etkisine bağlı olacağı düşünülmektedir. B. thuringiensis septisemiye neden olabilir.

Toksin B. thuringiensis Omurgalıları etkilemez, çünkü ikincisindeki gıdanın sindirimi, toksinin aktif olmadığı asit ortamında gerçekleştirilir..

Özellikle lepidopteralar için bilinen böceklerdeki yüksek özgüllüğünü vurgular. Çoğu entomofauna için güvenli kabul edilir ve bitkiler üzerinde zararlı bir etkisi yoktur, yani fitotoksik değildir..

referanslar

  1. Hoffe, H. ve Whiteley, H. (1989, Haziran). İnsektisit Kristal Proteinler Bacillus thuringiensis. Mikrobiyolojik Gözden Geçirme. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. ve Travers, R. (1989, Ekim). Dünya Çapında Bolluk ve Dağılımı Bacillus thuringiensis Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. ve Yeon, H. (2007) Böcek Zararlıları Kontrolü İçin Özel, Güvenli ve Etkili Bir Araç Olarak Bacillus thuringiensis. Mikrobiyoloji ve Biyoteknoloji Dergisi. 17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. ve Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: genel bilgiler Tarımsal haşereler olan lepidopteran böceklerin biyolojik kontrolünde kullanımına bir yaklaşım. Arjantin Mikrobiyoloji Dergisi. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. ve Dean H. (1998, Eylül). Bacillus thuringiensis ve Pesticidal Kristal Proteinleri. Mikrobiyoloji ve Moleküler Biyoloji Yorumları. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parre, F., Çıra, L. ve Villalobos, S. (2018 Ocak). Biyolojik kontrol ajanları olarak Bacillus cinsi ve bunun tarımsal biyogüvenliğe etkileri. Meksika Fitopatoloji Dergisi. Online yayın.