Caracteristicile, morfologia, ciclul de viață al Bacillus thuringiensis

bacil thuringiensis Este o bacterie care aparține unui grup mare de bacterii gram-pozitive, unele patogene și altele total inofensive. Este una dintre cele mai studiate bacterii din cauza cât de utile au fost în agricultură.

Această utilitate constă în faptul că această bacterie are particularitatea de a produce, în timpul fazei de sporulare, cristale care conțin proteine ​​care se dovedesc a fi toxice pentru anumite insecte care constituie dăunători adevărați pentru culturi.

Printre caracteristicile cele mai remarcabile ale Bacillus thuringiensis Specificitatea sa ridicată, siguranța pentru oameni, plante și animale, precum și rezidualitatea sa minimă se găsesc. Aceste atribute i-au permis să se poziționeze ca una dintre cele mai bune opțiuni pentru tratarea și controlul dăunătorilor care cultivă culturile.

Utilizarea cu succes a acestei bacterii a devenit evidentă în 1938, când a apărut primul pesticid fabricat cu spori. De acolo istoria a fost lungă și prin ea a ratificat-o Bacillus thuringiensis ca una dintre cele mai bune opțiuni atunci când vine vorba de controlul dăunătorilor agricoli.

index

• 1 Taxonomie
• 2 Morfologia
• 3 Caracteristici generale
• 4 Ciclu de viață
  • 4.1 Toxina
• 5 Utilizează în combaterea dăunătorilor
  • 5.1 Mecanismul de acțiune al toxinei
  • 5.2 Bacillus thuringiensis și pesticide
  • 5.3. Bacillus thuringiensis și alimente transgenice
• 6 Efecte asupra insectelor
• 7 Referințe

taxonomie

Clasificarea taxonomică a Bacillus thuringiensis Este:

domeniul: bacterie

Filo: Firmicutes

clasă: bacilii

comandă: Bacillales

familia: Bacillaceae

Gen: bacil

specii: Bacillus thuringiensis

morfologie

Ele sunt bacterii care au forma de bare cu capete rotunjite. Ele prezintă un model de flagelare perimetrală, cu flagelă distribuită pe suprafața celulei.

Ea are dimensiuni de 3-5 microni în lungime și 1-1.2 microni în lățime. În culturile lor experimentale, se observă colonii circulare, cu un diametru de 3-8 mm, cu marginile obișnuite și cu un aspect "de sticlă mată".

Când se observă microscopul electronic, se observă celulele alungite tipice, îmbinate în lanțuri scurte.

Această specie de bacterii produce spori care au o formă elipsoidală caracteristică și sunt localizați în partea centrală a celulei, fără a cauza deformarea acesteia.

Caracteristici generale

În primul rând, Bacillus thuringiensis este o bacterie gram-pozitivă, ceea ce înseamnă că, atunci când este supusă procesului de colorare Gram, aceasta dobândește o colorare violetă.

De asemenea, este o bacterie caracterizată prin capacitatea sa de a coloniza diverse medii. A fost posibil să se izoleze în toate tipurile de sol. Are o distribuție geografică largă, fiind găsită chiar și în Antarctica, unul dintre cele mai ostile medii de pe planetă.

Are un metabolism activ, fiind capabil să fermenteze carbohidrați, cum ar fi glucoza, fructoza, riboza, maltoza și trehaloza. De asemenea, poate hidroliza amidonul, gelatina, glicogenul și N-acetil-glucozamina.

În aceeași ordine de idei, Bacillus thuringiensis Este catalaza pozitiv, fiind capabil sa descompuna peroxidul de hidrogen in apa si oxigen.

Când a fost cultivat în mediul agar-sânge, a fost observat un model de hemoliză beta, ceea ce înseamnă că această bacterie este capabilă să distrugă complet eritrocitele.

În ceea ce privește cerințele de mediu pentru creștere, este nevoie de intervale de temperatură cuprinse între 10 - 15 ° C și 40 - 45 ° C. În același mod, pH-ul său optim este cuprins între 5,7 și 7.

Bacillus thuringiensis Este o bacterie aerobă severă. Obligatoriu trebuie să fie într-un mediu cu disponibilitate ample de oxigen.

Caracteristica distinctivă a Bacillus thuringiensis este că în timpul procesului de sporulare, generează cristale constituite de o proteină cunoscută sub numele de toxină delta. În cadrul acestor două grupuri au fost identificate: Cry și Cyt.

Această toxină este capabilă să provoace moartea anumitor insecte care sunt dăunători adevărați pentru diferite tipuri de culturi.

Ciclul de viață

B. thuringiensis Ea prezintă un ciclu de viață cu două faze: una dintre ele caracterizată prin creșterea vegetativă, alta prin sporulație. Primul are loc în condiții favorabile dezvoltării, cum ar fi mediile bogate în nutrienți, al doilea în condiții nefavorabile, cu o lipsă de substrat alimentar.

Larvele de insecte, cum ar fi fluturii, gândacii sau muștele, printre altele, pot mânca endoesporele bacteriilor prin hrănirea frunzelor, a fructelor sau a altor părți ale plantei. B. thuringiensis.

În tractul digestiv al insectei, datorită caracteristicilor alcaline ale insectei, proteina cristalizată a bacteriei se dizolvă și se activează. Proteina se leagă de un receptor în celulele intestinale ale insectelor, formând un por care afectează echilibrul electrolitic, provocând moartea insectei.

Astfel, bacteria folosește țesuturile insectelor moarte pentru hrănirea, multiplicarea și formarea de noi spori care vor infecta noi gazde.

Toxina

Toxinele produse de B. thuringiensis acestea prezintă o acțiune extrem de specifică în nevertebrate și sunt inofensive la vertebrate. Inclusele parasporale aleB. thuringensis au proteine ​​diferite cu activitate diversă și sinergică.

B. thuringiensis Ea are mai mulți factori de virulenta care includ pe lângă Cry și Cyt delta-endotoxinele, exotoxine anumite alfa și beta, chitinases, enterotoxine, fosfolipaze și hemolizine, care sporesc eficiența ca entomopatogenici.

Cristalele proteice toxice din B. thuringiensis, acestea sunt degradate în sol prin acțiuni microbiene și pot fi denaturate de incidența radiației solare.

Utilizări în controlul dăunătorilor

Potențialul entomopatogen al lui Bacillus thuringiensis a fost exploatat de mai mult de 50 de ani pentru protecția culturilor.

Datorită dezvoltării biotehnologiei și progrese în acest sens, a fost posibil să se utilizeze efectul toxic prin intermediul a două rute principale: dezvoltarea de pesticide utilizate în mod direct asupra culturilor agricole și crearea de alimente transgenice.

Mecanismul de acțiune al toxinei

Pentru a înțelege importanța acestei bacterii în combaterea dăunătorilor, este important să știm cum atacă toxina în organismul insectei.

Mecanismul său de acțiune este împărțit în patru etape:

Solubilizarea și prelucrarea protoxinelor Cry: cristalele ingerate de larvele de insecte se dizolvă în intestin. Prin acțiunea proteazelor prezente, ele sunt transformate în toxine active. Aceste toxine trec prin așa-numita membrană peritrofică (membrana protectoare a celulelor epiteliale intestinale).

Uniunii la receptoare: toxinele se leagă de locurile specifice care se află în microvilii celulelor intestinale ale insectelor.

Introducerea în membrană și formarea porului: Proteinele Cry sunt inserate în membrană și determină distrugerea totală a țesuturilor prin formarea de canale ionice.

citoliza: moartea celulelor intestinale. Aceasta are loc prin mai multe mecanisme, cele mai cunoscute fiind citoliza osmotică și inactivarea sistemului care menține echilibrul pH-ului.

Bacillus thuringiensis și pesticidele

Odată ce efectul toxic al proteinelor produse de bacterii a fost verificat, a fost studiată utilizarea sa potențială în combaterea dăunătorilor în culturi.

Există multe studii care au fost efectuate pentru a determina proprietățile pesticide ale toxinei produse de aceste bacterii. Datorită rezultatelor pozitive ale acestor investigații, Bacillus thuringiensis Acesta a devenit insecticidul biologic cel mai folosit la nivel mondial pentru a controla dăunătorii care dăunează și afectează în mod negativ diferitele culturi.

Bioinsecticide bazate pe Bacillus thuringiensis Ele au evoluat de-a lungul timpului. Deoarece primul conținând numai sporilor și cristale, la cele cunoscute sub numele de bacterii recombinante treia generație conținând toxina Bt generată și prezintă avantaje pentru a ajunge la țesuturile vegetale.

Importanța toxina produsă de bacteria este că nu este eficace numai împotriva insectelor, dar și împotriva altor organisme, cum ar fi nematodele, trematodele și protozoare.

Este important să se clarifice faptul că această toxină este total inofensivă la alte tipuri de ființe vii, cum ar fi vertebratele, un grup de care aparține ființa umană. Acest lucru se datorează faptului că condițiile interne ale sistemului digestiv nu sunt potrivite pentru proliferarea și efectul său.

Bacillus thuringiensis și alimente transgenice

Datorită tehnologiei, în special dezvoltarea avansează tehnologia ADN-ului recombinant, a fost posibil de a crea plante care sunt genetic imune la efectul insectelor fac ravagii în culturi. Aceste plante sunt cunoscute generic ca alimente transgenice sau organisme modificate genetic.

Această tehnologie constă în identificarea în genomul bacteriei a secvenței de gene care codifică expresia proteinelor toxice. Ulterior, aceste gene sunt transferate în genomul plantei care urmează să fie tratată.

Când planta crește și se dezvoltă, începe să sintetizeze toxina care a fost produsă anterior de către Bacillus thuringiensis, fiind apoi imuni la acțiunea insectelor.

Există mai multe instalații în care această tehnologie a fost aplicată. Printre acestea se numără porumbul, bumbacul, cartofii și boabele de soia. Aceste culturi sunt cunoscute sub denumirea de bt porumb, bt bumbac etc.

Desigur, aceste alimente modificate genetic au generat îngrijorări în rândul populației. Cu toate acestea, într-un raport publicat de Agenția de Mediu a Statelor Unite a determinat ca aceste alimente, până în prezent, nu au arătat nici o toxicitate sau deteriorare, sau ființe umane sau animale mai mari.

Efecte asupra insectelor

Cristalele din B. thuringiensis se dizolvă în intestinul insectei cu pH ridicat, iar protoxinele și alte enzime și proteine ​​sunt eliberate. Astfel, protoxinele devin toxine active care se atașează la moleculele de receptor specializate ale celulelor intestinului.

Toxina din B. thuringiensis produs în încetare de insecte aportului, paralizie intestinală, vărsături, dezechilibre în excreție, dezechilibru osmotic, paralizia generală și în cele din urmă la moarte.

Datorită acțiunii toxinei, apar în leziuni tisulare intestinale, prevenind operarea grave, care afectează asimilarea nutrienților.

Sa considerat că moartea insectelor ar putea fi cauzate de germinarea sporilor și proliferarea celulelor vegetative în hemocoel insectei.

Cu toate acestea, se crede că mortalitatea ar depinde mai degraba actiunea bacteriilor comensale in intestin de insecte și că, după acțiunea toxinei B. thuringiensis ar putea provoca septicemie.

Toxina B. thuringiensis nu afectează vertebratele, deoarece digestia alimentelor din acesta din urmă este efectuată în medii acide, unde toxina nu este activată.

Evidențiază specificitatea sa ridicată la insecte, cunoscută în special pentru lepidoptere. Este considerată sigură pentru majoritatea entomofaunelor și nu are acțiune dăunătoare asupra plantelor, adică nu este fitotoxică.

referințe

1. Hoffe, H. și Whiteley, H. (1989, iunie). Proteinele critice insecticide din Bacillus thuringiensis. Revizuirea microbiologică. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. și Travers, R. (1989, octombrie). Abundența și distribuția mondială a Bacillus thuringiensis Applied and Environmental Microbiology. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. și Yeon, H. (2007) .Bacillus thuringiensis ca la instrument specific, sigur si eficient pentru insectelor Pest Control. Jurnalul de Microbiologie și Biotehnologie.17 (4). 547-559
4. Sauka, D. și Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: generalități O abordare a utilizării sale în biocontrolul insectelor lepidoptere care sunt dăunători agricoli. Jurnalul argentinian al microbiologiei. 40. 124-140
5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. și Dean H. (1998, September). Bacillus thuringiensis și proteina cristalină pesticidă. Microbiologie și Biologie Moleculară Recenzii. 62 (3). 775-806.
6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. și Villalobos, S. (2018, ianuarie). Genul Bacillus ca agenți de control biologic și implicațiile lor în biosecuritatea agricolă. Revista Mexicană de Fitopatologie. Publicarea online