Ciri-ciri Bacillus thuringiensis, morfologi, kitaran hayat



Bacillus thuringiensis adalah bakteria yang tergolong dalam kumpulan besar bakteria gram-positif, sesetengah patogen dan yang lain tidak berbahaya. Ia adalah salah satu daripada bakteria yang paling banyak dikaji kerana betapa bergunanya mereka dalam bidang pertanian.

Utiliti ini adalah bahawa bakterium ini mempunyai keanehan menghasilkan semasa kristal fasa sporulasi yang mengandungi protein yang menjadi toksik untuk serangga tertentu yang merupakan hama sebenar untuk tanaman.

Antara ciri yang paling cemerlang dalam Bacillus thuringiensis Kekhususannya yang tinggi, keselamatan manusia, tumbuh-tumbuhan dan haiwan, serta kediaman minimumnya ditemui. Atribut-atribut ini membolehkan beliau meletakkan dirinya sebagai salah satu pilihan terbaik untuk rawatan dan kawalan perosak yang mengganggu tanaman.

Penggunaan bakterium yang berjaya ini terbukti pada tahun 1938 apabila racun perosak pertama yang dihasilkan dengan spora muncul. Dari sana sejarah telah lama dan melalui itu telah meratifikasi Bacillus thuringiensis sebagai salah satu pilihan terbaik apabila mengawal perosak pertanian.

Indeks

  • 1 Taksonomi
  • 2 Morfologi
  • 3 Ciri-ciri am
  • 4 Siklus hidup
    • 4.1 toksin
  • 5 Kegunaan dalam kawalan perosak
    • 5.1 Mekanisme tindakan toksin
    • 5.2 Bacillus thuringiensis dan racun perosak
    • 5.3 Bacillus thuringiensis dan makanan transgenik
  • 6 Kesan pada serangga
  • 7 Rujukan

Taksonomi

Klasifikasi taksonomi bagi Bacillus thuringiensis adalah:

Domain: Bakteria

Phylum: Firmicutes

Kelas: Bacilli

Pesanan: Bacillales

Keluarga: Bacillaceae

Jantina: Bacillus

Spesies: Bacillus thuringiensis

Morfologi

Mereka adalah bakteria yang mempunyai bentuk bar dengan hujung bulat. Mereka mengemukakan corak penolakan perimeter, dengan flagella diedarkan di seluruh permukaan sel.

Ia mempunyai dimensi 3-5 mikron dan lebar 1-1.2 mikron. Dalam budaya eksperimen mereka, koloni pekeliling diperhatikan, dengan diameter 3-8 mm, dengan tepi biasa dan "kaca pecun" penampilan..

Apabila memerhati mikroskop elektron, sel-sel memanjang yang biasa, menyertai rantai pendek, diperhatikan.

Spesies bakteria ini menghasilkan spora yang mempunyai ciri bentuk ellipsoidal dan terletak di bahagian tengah sel, tanpa menyebabkan ubah bentuk yang sama.

Ciri umum

Pertama, Bacillus thuringiensis adalah bakteria gram positif, yang bermaksud bahawa apabila tertakluk kepada proses noda Gram ia memperoleh warna ungu.

Begitu juga, ia adalah bakteria yang dicirikan oleh keupayaannya untuk menjajah pelbagai persekitaran. Ia telah memungkinkan untuk mengasingkannya dalam semua jenis tanah. Ia mempunyai taburan geografi yang luas, walaupun terdapat di Antartika, salah satu persekitaran paling bermusuhan di planet ini.

Mempersembahkan metabolisme aktif, mampu menanam karbohidrat seperti glukosa, fruktosa, ribosa, maltosa dan trehalose. Ia juga boleh menghidrolisis kanji, gelatin, glikogen dan N-asetil-glucosamine.

Dalam susunan idea yang sama, Bacillus thuringiensis Ia adalah katalisase positif, dapat menguraikan hidrogen peroksida dalam air dan oksigen.

Apabila ia telah ditanam dalam medium agar-darah, corak beta hemolisis telah diperhatikan, yang bermaksud bahawa bakterium ini mampu menghancurkan eritrosit sepenuhnya.

Berhubung dengan keperluan alam sekitar untuk pertumbuhan, ia memerlukan julat suhu antara 10 - 15 ° C hingga 40 - 45 ° C. Dengan cara yang sama, pH optimum adalah antara 5.7 dan 7.

The Bacillus thuringiensis Ia adalah bakteria aerobik yang ketat. Kewajipan mesti berada dalam persekitaran dengan ketersediaan oksigen yang luas.

Ciri tersendiri dari Bacillus thuringiensis adalah bahawa semasa proses sporulasi, ia menghasilkan kristal yang dibentuk oleh protein yang dikenali sebagai toksin delta. Dalam kedua-dua kumpulan ini telah dikenalpasti: Cry and the Cyt.

Toksin ini mampu menyebabkan kematian serangga tertentu yang merupakan hama sebenar untuk pelbagai jenis tanaman.

Kitaran hidup

B. thuringiensis Ia membentangkan kitaran hayat dengan dua fasa: salah satu daripadanya dicirikan oleh pertumbuhan vegetatif, satu lagi dengan sporulasi. Yang pertama berlaku di bawah keadaan yang menggalakkan untuk pembangunan, seperti persekitaran yang kaya dengan nutrien, yang kedua di bawah keadaan tidak menguntungkan, dengan kekurangan substrat makanan.

Larva serangga seperti rama-rama, kumbang atau lalat, antara lain, boleh makan endospora bakteria dengan memberi makan pada daun, buah-buahan atau bahagian lain tumbuhan. B. thuringiensis.

Dalam saluran pencernaan serangga, disebabkan oleh ciri-ciri alkali serangga, protein kristal bakterium larut dan mengaktifkan. Protein mengikat kepada reseptor dalam sel usus serangga, membentuk liang yang mempengaruhi keseimbangan elektrolit, menyebabkan kematian serangga.

Oleh itu, bakteria menggunakan tisu-tisu serangga mati untuk memberi makan, pendaraban dan pembentukan spora baru yang akan menjangkiti tuan rumah baru.

Toksin itu

Toksin yang dihasilkan oleh B. thuringiensis mereka menunjukkan tindakan yang sangat spesifik dalam invertebrata dan tidak berbahaya dalam vertebrata. Kemasukan parasporal of B. thuringensis mereka mempunyai protein yang berbeza dengan aktiviti yang pelbagai dan sinergi.

B. thuringiensis Ia mempunyai banyak faktor kebisaan yang termasuk selain Cry dan CYT endotoksin delta, exotoxins alpha tertentu dan beta, chitinases, enterotoxins, phospholipases dan hemolysins, yang meningkatkan kecekapan entomopathogenic.

Kristal protein toksik daripada B. thuringiensis, mereka terdegradasi di dalam tanah oleh tindakan mikroba dan boleh disinari oleh insiden radiasi matahari.

Menggunakan kawalan serangga perosak

Potensi entomopatogenik Bacillus thuringiensis telah dieksploitasi lebih dari 50 tahun dalam perlindungan tanaman.

Terima kasih kepada perkembangan bioteknologi dan kemajuannya, ia mungkin dapat menggunakan kesan toksik ini melalui dua laluan utama: penyediaan racun perosak yang digunakan secara langsung dalam tanaman dan penciptaan makanan transgenik.

Mekanisme tindakan toksin

Untuk memahami betapa pentingnya bakterium ini dalam mengawal perosak, penting untuk mengetahui bagaimana serangan toksin dalam organisma serangga..

Mekanisme tindakannya dibahagikan kepada empat peringkat:

Penyelesaian dan pemprosesan Cry protoxins: kristal yang dimakan oleh larva serangga larut dalam usus. Dengan tindakan protease yang ada, mereka berubah menjadi toksin aktif. Racun-racun ini melalui apa yang dipanggil membran peritrophik (membran pelindung sel epitelium usus).

Kesatuan kepada penerima: toksin mengikat ke tapak tertentu yang terletak di mikrovilli sel-sel usus serangga.

Memasukkan dalam membran dan pembentukan liang: Cry protein dimasukkan ke dalam membran dan menyebabkan kerosakan total tisu melalui pembentukan saluran ion.

Cytolisis: kematian sel usus. Ini berlaku melalui beberapa mekanisme, yang paling terkenal ialah sitotisis osmotik dan ketidakaktifan sistem yang mengekalkan keseimbangan pH.

Bacillus thuringiensis dan racun perosak

Sebaik sahaja kesan toksik daripada protein yang dihasilkan oleh bakteria telah disahkan, penggunaan potensinya dalam mengawal perosak dalam tanaman telah dikaji..

Terdapat banyak kajian yang telah dijalankan untuk menentukan sifat racun perosak racun yang dihasilkan oleh bakteria ini. Oleh kerana hasil positif penyiasatan ini, Bacillus thuringiensis Ia telah menjadi insektisida biologi yang paling banyak digunakan di seluruh dunia untuk mengawal perosak yang merosakkan dan memberi kesan negatif terhadap pelbagai tanaman.

Bioinsecticides berdasarkan Bacillus thuringiensis Mereka telah berkembang dari masa ke masa. Dari pertama yang hanya mengandungi spora dan kristal, kepada mereka yang dikenali sebagai generasi ketiga yang mengandungi bakteria rekombinan yang menghasilkan toksin bt dan mempunyai kelebihan seperti mencapai tisu tumbuhan.

Kepentingan toksin yang dihasilkan oleh bakteria ini adalah bahawa ia bukan sahaja berkesan terhadap serangga, tetapi juga terhadap organisma lain seperti nematoda, protozoa dan trematoda..

Adalah penting untuk memperjelas bahawa racun ini benar-benar tidak berbahaya dalam jenis makhluk hidup lain seperti vertebrata, sekumpulan yang dimiliki oleh manusia. Ini kerana keadaan dalaman sistem pencernaan tidak sesuai untuk percambahan dan kesannya.

Bacillus thuringiensis dan makanan transgenik

Terima kasih kepada kemajuan teknologi, terutamanya pembangunan teknologi DNA rekombinan, telah memungkinkan untuk mencipta tumbuhan yang secara genetik kebal terhadap kesan serangga yang menimbulkan malapetaka pada tanaman. Tumbuhan ini diketahui secara umum sebagai makanan transgenik atau organisma yang diubah suai secara genetik.

Teknologi ini terdiri daripada mengenal pasti dalam genom bakterinya urutan gen yang kod untuk ungkapan protein toksik. Kemudian gen tersebut dipindahkan ke genom tumbuhan untuk dirawat.

Apabila tumbuhan tumbuh dan berkembang, ia mula mensintesis toksin yang sebelum ini dihasilkan oleh Bacillus thuringiensis, yang kemudian kebal terhadap tindakan serangga.

Terdapat beberapa tumbuhan di mana teknologi ini telah digunakan. Antaranya ialah jagung, kapas, kentang dan kacang soya. Tanaman ini dikenali sebagai bt jagung, kapas bt, dll..

Sudah tentu makanan GM ini telah menimbulkan keprihatinan dalam populasi. Walau bagaimanapun, dalam laporan yang diterbitkan oleh Agensi Alam Sekitar Amerika Syarikat ia ditentukan bahawa makanan ini, sehingga kini, tidak menunjukkan sebarang ketoksikan atau kerosakan, atau manusia atau haiwan yang lebih tinggi.

Kesan pada serangga

Kristal B. thuringiensis mereka larut dalam usus serangga dengan pH tinggi dan protoxin, dan enzim dan protein lain dibebaskan. Oleh itu, protoxin ditukar menjadi toksin aktif yang melekat pada molekul reseptor khusus sel usus.

Toksin itu daripada B. thuringiensis menghasilkan dalam serangga berhenti pengambilan, lumpuh usus, muntah, ketidakseimbangan dalam perkumuhan, dekompensasi osmotik, lumpuh umum dan akhirnya mati.

Oleh kerana tindakan toksin itu, kerosakan serius yang menghalang berfungsi berfungsi dalam tisu usus, yang mempengaruhi asimilasi nutrien.

Telah dianggap bahawa kematian serangga boleh disebabkan oleh percambahan spora dan percambahan sel-sel vegetatif di hemokoel serangga.

Walau bagaimanapun, ia dianggap bahawa kematian akan bergantung kepada tindakan bakteria commensal yang mendiami usus serangga dan bahawa selepas tindakan toksin itu B. thuringiensis boleh menyebabkan septikemia.

Toksin itu B. thuringiensis ia tidak menjejaskan vertebrata, kerana pencernaan makanan di dalamnya dilakukan dalam media asid, di mana toksin tidak diaktifkan.

Menonjolkan spesifiknya yang tinggi dalam serangga, terutama yang diketahui untuk lepidoptera. Ia dianggap selamat untuk sebahagian besar entomofauna dan tidak mempunyai tindakan berbahaya terhadap tumbuh-tumbuhan, iaitu, ia bukan phytotoxic.

Rujukan

  1. Hoffe, H. dan Whiteley, H. (1989, Jun). Protein Kristal Insektisida Bacillus thuringiensis. Kajian mikrobiologi. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. dan Travers, R. (1989, Oktober). Kelimpahan dan Pengedaran Seluruh Dunia Bacillus thuringiensis Mikrobiologi Gunaan dan Alam Sekitar. 55 (10). 2437-2442.
  3. (2007). Bacillus thuringiensis sebagai Alat Spesifik, Selamat dan Berkesan untuk Kawalan Serangga Perosak. Jurnal Mikrobiologi dan Bioteknologi.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. dan Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: generality Pendekatan penggunaannya dalam biocontrol serangga lepidopteran yang merupakan perosak pertanian. Jurnal Mikrobiologi Argentina. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. dan Dean H. (1998, September). Bacillus thuringiensis dan Protein Crystal Pesticidalnya. Ulasan Mikrobiologi dan Molekul. 62 (3). 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. dan Villalobos, S. (2018, Januari). Genus Bacillus sebagai agen kawalan biologi dan implikasinya dalam biosecurity pertanian. Jurnal Phytopathology Mexico. Penerbitan dalam talian.