Đặc điểm Bacillus thuringiensis, hình thái, vòng đời

Bacillus thuringiensis là một loại vi khuẩn thuộc về một nhóm lớn vi khuẩn gram dương, một số vi khuẩn gây bệnh và một số khác hoàn toàn vô hại. Đây là một trong những vi khuẩn được nghiên cứu nhiều nhất vì chúng hữu ích trong nông nghiệp.

Tiện ích này là vi khuẩn này có đặc thù sản sinh trong các tinh thể pha bào tử có chứa protein hóa ra độc hại đối với một số côn trùng tạo thành sâu bệnh thực sự cho cây trồng.

Trong số các tính năng nổi bật nhất của Bacillus thuringiensis Tính đặc hiệu cao, an toàn cho người, thực vật và động vật, cũng như cư trú tối thiểu của nó được tìm thấy. Những thuộc tính này cho phép anh ta định vị mình là một trong những lựa chọn tốt nhất để điều trị và kiểm soát sâu bệnh gây hại cho cây trồng.

Việc sử dụng thành công loại vi khuẩn này trở nên rõ ràng vào năm 1938 khi loại thuốc trừ sâu đầu tiên được sản xuất với bào tử của nó phát sinh. Từ đó lịch sử đã dài và qua đó đã phê chuẩn Bacillus thuringiensis là một trong những lựa chọn tốt nhất khi kiểm soát sâu bệnh nông nghiệp.

Chỉ số

• 1 phân loại
• 2 Hình thái
• 3 Đặc điểm chung
• 4 vòng đời
  • 4.1 Độc tố
• 5 công dụng trong phòng trừ sâu bệnh
  • 5.1 Cơ chế tác dụng của chất độc
  • 5.2 Bacillus thuringiensis và thuốc trừ sâu
  • 5.3 Bacillus thuringiensis và thực phẩm chuyển gen
• 6 Ảnh hưởng đến côn trùng
• 7 tài liệu tham khảo

Phân loại

Phân loại phân loại của Bacillus thuringiensis là:

Tên miền: Vi khuẩn

Phylum: Công ty

Lớp: Bacilli

Đặt hàng: Bacillales

Gia đình: Bacillaceae

Giới tính: Bacillus

Loài: Bacillus thuringiensis

Hình thái

Chúng là những vi khuẩn có hình dạng của các thanh với đầu tròn. Họ trình bày một mô hình của cờ hiệu chu vi, với Flagella phân bố trên khắp bề mặt tế bào.

Nó có kích thước 3-5 micron chiều dài và 1-1,2 micron chiều rộng. Trong môi trường nuôi cấy thử nghiệm của chúng, các khuẩn lạc tròn được quan sát, với đường kính 3-8 mm, với các cạnh đều đặn và bề ngoài "kính mờ"..

Khi quan sát kính hiển vi điện tử, các tế bào kéo dài điển hình, được nối thành chuỗi ngắn, được quan sát.

Loài vi khuẩn này tạo ra các bào tử có hình dạng elip đặc trưng và nằm ở phần trung tâm của tế bào, mà không gây biến dạng giống nhau.

Đặc điểm chung

Đầu tiên, Bacillus thuringiensis là một loại vi khuẩn gram dương, có nghĩa là khi trải qua quá trình nhuộm Gram, nó thu được màu tím.

Tương tự như vậy, nó là một loại vi khuẩn được đặc trưng bởi khả năng xâm chiếm các môi trường khác nhau. Nó đã có thể cô lập nó trong tất cả các loại đất. Nó có sự phân bố địa lý rộng, đã được tìm thấy ngay cả ở Nam Cực, một trong những môi trường thù địch nhất hành tinh.

Trình bày một sự trao đổi chất hoạt động, có thể lên men carbohydrate như glucose, fructose, ribose, maltose và trehalose. Nó cũng có thể thủy phân tinh bột, gelatin, glycogen và N-acetyl-glucosamine.

Theo thứ tự ý tưởng đó, Bacillus thuringiensis Đó là catalase dương tính, có khả năng phân hủy hydro peroxide trong nước và oxy.

Khi nó được nuôi cấy trong môi trường agar-máu, người ta đã quan sát thấy mô hình tán huyết beta, điều này có nghĩa là vi khuẩn này có khả năng tiêu diệt hoàn toàn hồng cầu.

Về yêu cầu môi trường để phát triển, nó đòi hỏi nhiệt độ dao động từ 10 - 15 ° C đến 40 - 45 ° C. Theo cách tương tự, độ pH tối ưu của nó nằm trong khoảng từ 5,7 đến 7.

các Bacillus thuringiensis Nó là một vi khuẩn hiếu khí nghiêm ngặt. Bắt buộc phải ở trong một môi trường có nhiều oxy.

Các tính năng đặc biệt của Bacillus thuringiensis là trong quá trình bào tử, nó tạo ra các tinh thể cấu thành bởi một protein được gọi là độc tố delta. Trong hai nhóm này đã được xác định: Khóc và Cyt.

Độc tố này có khả năng gây ra cái chết của một số côn trùng là loài gây hại thực sự cho các loại cây trồng khác nhau.

Vòng đời

B. thuringiensis Nó trình bày một vòng đời với hai giai đoạn: một trong số chúng được đặc trưng bởi sự tăng trưởng thực vật, một giai đoạn khác là do bào tử. Lần thứ nhất xảy ra trong điều kiện thuận lợi để phát triển, như môi trường giàu dinh dưỡng, lần thứ hai trong điều kiện không thuận lợi, với sự thiếu hụt chất nền thực phẩm.

ấu trùng côn trùng như bướm, bọ cánh cứng và ruồi, trong số những người khác, bằng cách ăn lá, trái cây hoặc bộ phận của cây khác, có thể ăn endospores của vi khuẩn B. thuringiensis.

Trong đường tiêu hóa của côn trùng, do đặc tính kiềm của côn trùng, protein kết tinh của vi khuẩn hòa tan và kích hoạt. Protein liên kết với một thụ thể trong các tế bào ruột của côn trùng, tạo thành lỗ chân lông ảnh hưởng đến sự cân bằng chất điện giải, gây ra cái chết của côn trùng.

Do đó, vi khuẩn sử dụng các mô của côn trùng chết để kiếm ăn, nhân lên và hình thành các bào tử mới sẽ lây nhiễm ký chủ mới.

Độc tố

Các độc tố được sản xuất bởi B. thuringiensis chúng thể hiện hành động đặc biệt cao ở động vật không xương sống và vô hại ở động vật có xương sống. Các thể vùi ký sinh B. thuringensis chúng có các protein khác nhau với hoạt động đa dạng và hiệp đồng.

B. thuringiensis Nó có nhiều yếu tố độc lực bao gồm bên cạnh những nội độc tố đồng bằng Cry và cyt, ngoại độc tố alpha nhất định và beta, chitinases, độc tố, Phospholipases và hemolysins, trong đó tăng cường hiệu quả như entomopathogenic.

Các tinh thể protein độc hại của B. thuringiensis, chúng bị suy thoái trong đất do tác động của vi sinh vật và có thể bị biến tính bởi tỷ lệ bức xạ mặt trời.

Sử dụng trong kiểm soát dịch hại

Tiềm năng sinh sản của Bacillus thuringiensis đã được khai thác cao trong hơn 50 năm trong việc bảo vệ cây trồng.

Nhờ sự phát triển của công nghệ sinh học và tiến bộ trong này, nó đã có thể sử dụng hiệu ứng độc hại thông qua hai tuyến đường chính: phát triển thuốc trừ sâu sử dụng trực tiếp trên cây trồng và tạo ra các thực phẩm biến đổi gen.

Cơ chế tác dụng của độc tố

Để hiểu được tầm quan trọng của vi khuẩn này trong việc kiểm soát sâu bệnh, điều quan trọng là phải biết làm thế nào chất độc tấn công trong cơ thể của côn trùng..

Cơ chế hoạt động của nó được chia thành bốn giai đoạn:

Hòa tan và xử lý protoxin Cry: các tinh thể ăn vào bởi ấu trùng côn trùng hòa tan trong ruột. Do tác dụng của các protease có mặt, chúng được chuyển thành độc tố hoạt động. Những chất độc này đi qua cái gọi là màng peritrophic (màng bảo vệ của tế bào biểu mô ruột).

Liên minh với người nhận: các độc tố liên kết với các vị trí cụ thể nằm trong microvilli của các tế bào ruột của côn trùng.

Chèn vào màng và hình thành lỗ chân lông: Protein khóc được đưa vào màng và gây ra sự phá hủy hoàn toàn các mô thông qua việc hình thành các kênh ion.

Phân ly: chết tế bào ruột. Điều này xảy ra thông qua một số cơ chế, được biết đến nhiều nhất là quá trình phân giải thẩm thấu và bất hoạt hệ thống duy trì sự cân bằng pH.

Bacillus thuringiensis và thuốc trừ sâu

Một khi tác dụng độc hại của protein do vi khuẩn tạo ra đã được xác minh, việc sử dụng tiềm năng của nó trong việc kiểm soát sâu bệnh trong cây trồng đã được nghiên cứu..

Có nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xác định tính chất thuốc trừ sâu của chất độc do những vi khuẩn này tạo ra. Do kết quả tích cực của các cuộc điều tra này, Bacillus thuringiensis Nó đã trở thành loại thuốc trừ sâu sinh học được sử dụng nhiều nhất trên toàn thế giới để kiểm soát sâu bệnh gây hại và ảnh hưởng tiêu cực đến các loại cây trồng khác nhau.

Thuốc diệt sinh học dựa trên Bacillus thuringiensis Họ đã phát triển theo thời gian. Từ thế hệ thứ nhất chỉ chứa bào tử và tinh thể, đến thế hệ thứ ba có chứa vi khuẩn tái tổ hợp tạo ra độc tố bt và có những lợi thế như tiếp cận các mô thực vật.

Tầm quan trọng của độc tố do vi khuẩn này tạo ra là nó không chỉ có tác dụng chống côn trùng mà còn chống lại các sinh vật khác như tuyến trùng, động vật nguyên sinh và giun tròn..

Điều quan trọng là phải làm rõ rằng chất độc này hoàn toàn vô hại trong các loại sinh vật khác như động vật có xương sống, một nhóm mà con người thuộc về. Điều này là do các điều kiện bên trong của hệ thống tiêu hóa không phù hợp với sự tăng sinh và hiệu quả của nó.

Bacillus thuringiensis và thực phẩm biến đổi gen

Nhờ những tiến bộ công nghệ, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ DNA tái tổ hợp, người ta đã có thể tạo ra những cây có khả năng miễn dịch di truyền với tác động của côn trùng tàn phá mùa màng. Những thực vật này được gọi chung là thực phẩm biến đổi gen hoặc sinh vật biến đổi gen.

Công nghệ này bao gồm việc xác định trong bộ gen của vi khuẩn trình tự các gen mã hóa cho sự biểu hiện của các protein độc hại. Sau đó, những gen này được chuyển đến bộ gen của cây cần được xử lý.

Khi cây sinh trưởng và phát triển, nó bắt đầu tổng hợp độc tố đã được sản xuất trước đó bởi Bacillus thuringiensis, sau đó miễn nhiễm với hành động của côn trùng.

Có một số nhà máy trong đó công nghệ này đã được áp dụng. Trong số này có ngô, bông, khoai tây và đậu nành. Những cây trồng này được gọi là bt ngô, bt bông, vv.

Tất nhiên những thực phẩm biến đổi gen này đã tạo ra một số lo ngại trong dân số. Tuy nhiên, trong một báo cáo được công bố bởi Cơ quan Môi trường Hoa Kỳ, người ta đã xác định rằng những thực phẩm này, cho đến nay, không có bất kỳ loại độc tính hay thiệt hại nào, cả ở người và động vật cao cấp..

Ảnh hưởng đến côn trùng

Các tinh thể của B. thuringiensis Chúng hòa tan trong ruột của côn trùng với độ pH cao và các protoxin, và các enzyme và protein khác được giải phóng. Do đó, protoxin được chuyển đổi thành các độc tố hoạt động gắn vào các phân tử thụ thể chuyên biệt của các tế bào ruột.

Độc tố của B. thuringiensis Sản xuất trong quá trình ngừng ăn côn trùng, tê liệt ruột, nôn mửa, mất cân bằng bài tiết, mất bù thẩm thấu, tê liệt nói chung và cuối cùng là tử vong.

Do tác động của chất độc, thiệt hại nghiêm trọng cản trở hoạt động của nó xảy ra trong mô ruột, ảnh hưởng đến sự đồng hóa các chất dinh dưỡng.

Nó đã được coi là cái chết của côn trùng có thể được gây ra bởi sự nảy mầm của bào tử và sự tăng sinh của các tế bào sinh dưỡng trong hemocoel của côn trùng.

Tuy nhiên, người ta cho rằng tỷ lệ tử vong sẽ phụ thuộc vào hoạt động của vi khuẩn commensal cư trú trong ruột của côn trùng và sau tác động của độc tố B. thuringiensis sẽ có thể gây nhiễm trùng máu.

Độc tố B. thuringiensis Nó không ảnh hưởng đến động vật có xương sống, vì quá trình tiêu hóa thức ăn sau được thực hiện trong môi trường axit, nơi chất độc không được kích hoạt.

Làm nổi bật tính đặc hiệu cao của nó ở côn trùng, đặc biệt được biết đến với lepidoptera. Nó được coi là an toàn cho hầu hết các loài côn trùng và không có tác động gây hại cho thực vật, đó là, nó không gây độc tế bào.

Tài liệu tham khảo

1. Hoffe, H. và Whiteley, H. (1989, tháng 6). Protein tinh thể diệt côn trùng của Bacillus thuringiensis. Đánh giá vi sinh. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. và Travers, R. (1989, tháng 10). Sự phong phú và phân phối trên toàn thế giới Bacillus thuringiensis Ứng dụng và vi sinh môi trường. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. và Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis là một công cụ cụ thể, an toàn và hiệu quả để kiểm soát dịch hại côn trùng. Tạp chí Vi sinh và Công nghệ sinh học.17 (4). 547-559
4. Sauka, D. và Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: tổng quát Một cách tiếp cận để sử dụng nó trong chế phẩm sinh học của côn trùng lepidopteran là loài gây hại nông nghiệp. Tạp chí Vi sinh học Argentina. 40. 124-140
5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. và Dean H. (1998, tháng 9). Bacillus thuringiensis và Protein tinh thể thuốc trừ sâu của nó. Đánh giá vi sinh và phân tử sinh học. 62 (3). 775-806.
6. Biệt thự, E., Parrá, F., Cira, L. và Villalobos, S. (2018, tháng 1). Chi Bacillus là tác nhân kiểm soát sinh học và ý nghĩa của nó trong an toàn sinh học nông nghiệp. Tạp chí Phytopathology Mexico. Xuất bản trực tuyến.