หุ้น:
ลักษณะเฉพาะของ Bacillus thuringiensis สัณฐานวิทยาวงจรชีวิต
บาซิลลัส thuringiensis เป็นแบคทีเรียที่อยู่ในกลุ่มของแบคทีเรียแกรมบวกกลุ่มใหญ่ที่ทำให้เกิดโรคและอื่น ๆ ที่ไม่มีพิษภัยโดยสิ้นเชิง มันเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ได้รับการศึกษามากที่สุดเพราะมีประโยชน์อย่างไรในการเกษตร.
ยูทิลิตี้นี้คือแบคทีเรียนี้มีลักษณะเฉพาะของการผลิตในช่วงระยะ sporulation ผลึกที่มีโปรตีนที่กลายเป็นพิษสำหรับแมลงบางชนิดที่เป็นศัตรูพืชจริงสำหรับพืช.
ในบรรดาคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของ Bacillus thuringiensis ความจำเพาะสูงความปลอดภัยต่อมนุษย์พืชและสัตว์รวมถึงความตกค้างน้อยที่สุด คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้เขาสามารถวางตำแหน่งตัวเองเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการรักษาและการควบคุมศัตรูพืชที่รบกวนพืชผล.
ความสำเร็จในการใช้งานของแบคทีเรียนี้ปรากฏชัดในปี 1938 เมื่อยาฆ่าแมลงตัวแรกที่ผลิตโดยสปอร์ของมันเกิดขึ้น จากนั้นประวัติศาสตร์ได้ยาวนานและผ่านมันได้ให้การยอมรับ Bacillus thuringiensis เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อพูดถึงการควบคุมศัตรูพืชเกษตร.
ดัชนี
- 1 อนุกรมวิธาน
- 2 สัณฐานวิทยา
- 3 ลักษณะทั่วไป
- 4 วงจรชีวิต
- 4.1 สารพิษ
- 5 ใช้ในการควบคุมศัตรูพืช
- 5.1 กลไกการออกฤทธิ์ของสารพิษ
- 5.2 Bacillus thuringiensis และยาฆ่าแมลง
- 5.3 Bacillus thuringiensis และอาหารดัดแปรพันธุกรรม
- 6 ผลกระทบต่อแมลง
- 7 อ้างอิง
อนุกรมวิธาน
การจำแนกทางอนุกรมวิธานของ Bacillus thuringiensis มันเป็น:
โดเมน: แบคทีเรีย
Filo: Firmicutes
ระดับ: แบคทีเรีย
เพื่อ: Bacillales
ครอบครัว: Bacillaceae
ประเภท: บาซิลลัส
สายพันธุ์: Bacillus thuringiensis
ลักษณะทางสัณฐานวิทยา
พวกเขาเป็นแบคทีเรียที่มีรูปร่างของแท่งที่มีปลายโค้งมน พวกเขานำเสนอรูปแบบของการตั้งค่าสถานะปริมณฑลกับ flagella กระจายไปทั่วผิวเซลล์.
มันมีขนาดยาว 3-5 ไมครอนและกว้าง 1-1.2 ไมครอน ในวัฒนธรรมการทดลองของพวกเขาพบว่ามีลักษณะเป็นวงกลมวงกลมมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-8 มม. มีขอบปกติและมีลักษณะเป็น "กระจกฝ้า".
เมื่อสังเกตกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะสังเกตเซลล์ที่มีความยาวปกติซึ่งรวมอยู่ในสายโซ่สั้น.
แบคทีเรียสายพันธุ์นี้ผลิตสปอร์ที่มีรูปร่างรูปไข่และตั้งอยู่ในภาคกลางของเซลล์โดยไม่ทำให้เกิดการเสียรูปแบบเดียวกัน.
ลักษณะทั่วไป
ก่อนอื่น Bacillus thuringiensis เป็นแบคทีเรียแกรมบวกซึ่งหมายความว่าเมื่ออยู่ภายใต้กระบวนการย้อมสีแกรมมันจะได้สีม่วง.
ในทำนองเดียวกันมันเป็นแบคทีเรียที่โดดเด่นด้วยความสามารถในการตั้งรกรากสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย สามารถแยกได้ในดินทุกประเภท มันมีการกระจายทางภูมิศาสตร์ที่กว้างขวางพบได้แม้ในทวีปแอนตาร์กติกาซึ่งเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรที่สุดในโลก.
นำเสนอการเผาผลาญอาหารที่ใช้งานอยู่ความสามารถในการหมักคาร์โบไฮเดรตเช่นกลูโคสฟรุกโตส, ribose, มอลโตสและทรีฮาโลส นอกจากนี้ยังสามารถไฮโดรไลซ์แป้งเจลาตินไกลโคเจนและ N-acetyl-glucosamine.
ในลำดับเดียวกันของความคิด Bacillus thuringiensis มันเป็นบวก catalase สามารถย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำและออกซิเจน.
เมื่อเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อในกระแสเลือดพบว่ามีรูปแบบของภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเบต้าซึ่งหมายความว่าแบคทีเรียนี้สามารถทำลายเม็ดเลือดแดงได้อย่างสมบูรณ์.
เกี่ยวกับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับการเจริญเติบโตนั้นจะต้องมีช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 10 - 15 ° C ถึง 40 - 45 ° C ในทำนองเดียวกัน pH ที่เหมาะสมของมันอยู่ระหว่าง 5.7 และ 7.
Bacillus thuringiensis มันเป็นแบคทีเรียแอโรบิกที่เข้มงวด ภาระหน้าที่ต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนอย่างเพียงพอ.
คุณสมบัติที่โดดเด่นของ Bacillus thuringiensis ในระหว่างกระบวนการสร้างสปอร์, มันสร้างผลึกที่ประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่าเดลต้าสารพิษ ภายในกลุ่มทั้งสองได้รับการระบุ: การร้องไห้และ Cyt.
สารพิษนี้มีความสามารถในการทำให้เกิดการตายของแมลงบางชนิดที่เป็นศัตรูพืชที่แท้จริงสำหรับพืชประเภทต่างๆ.
วงจรชีวิต
B. ทูรินเจียซิง มันนำเสนอวงจรชีวิตที่มีสองขั้นตอน: หนึ่งในนั้นโดดเด่นด้วยการเจริญเติบโตของพืชอีกด้วยการ sporulation ครั้งแรกที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการพัฒนาเช่นสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยสารอาหารที่สองภายใต้เงื่อนไขที่ไม่เอื้ออำนวยด้วยการขาดแคลนสารตั้งต้นอาหาร.
ตัวอ่อนแมลงเช่นผีเสื้อแมลงปีกแข็งหรือแมลงอื่น ๆ สามารถกินเอนโดสปอร์ของแบคทีเรียได้โดยกินใบผลไม้หรือส่วนอื่น ๆ ของพืช B. ทูรินเจียซิง.
ในทางเดินอาหารของแมลงเนื่องจากลักษณะที่เป็นด่างของแมลงโปรตีนที่ตกผลึกของแบคทีเรียจะละลายและเปิดใช้งาน โปรตีนจับกับตัวรับในเซลล์ลำไส้ของแมลงสร้างรูขุมขนที่ส่งผลต่อความสมดุลของอิเล็กโทรไลทำให้แมลงตาย.
ดังนั้นแบคทีเรียจึงใช้เนื้อเยื่อของแมลงที่ตายแล้วในการให้อาหารการเพิ่มจำนวนและการสร้างสปอร์ใหม่ที่จะแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ใหม่.
เรื่องของสารพิษ
สารพิษที่ผลิตโดย B. ทูรินเจียซิง พวกเขานำเสนอการดำเนินการที่เฉพาะเจาะจงอย่างมากในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง การรวมปรสิตของ B. ทูรินเงิน พวกเขามีโปรตีนที่แตกต่างกันด้วยกิจกรรมที่หลากหลายและเสริมฤทธิ์กัน.
B. ทูรินเจียซิง มันมีหลายปัจจัยความรุนแรงที่รวมถึงนอกเหนือจาก delta endotoxins Cry และ Cyt, alpha และ beta exotoxins, chitinases, enterotoxins, phospholipases และ hemolysins ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในฐานะ entomopathogen.
ผลึกโปรตีนที่เป็นพิษของ B. ทูรินเจียซิง, พวกมันจะถูกย่อยสลายในดินโดยการกระทำของจุลินทรีย์และสามารถถูกทำลายได้ด้วยอุบัติการณ์ของรังสีดวงอาทิตย์.
ใช้ในการควบคุมศัตรูพืช
ศักยภาพของแมลงใน Bacillus thuringiensis ได้ถูกนำมาใช้อย่างมากมานานกว่า 50 ปีในการป้องกันพืช.
ต้องขอบคุณการพัฒนาของเทคโนโลยีชีวภาพและความก้าวหน้าของมันมันเป็นไปได้ที่จะใช้พิษนี้ผ่านสองเส้นทางหลัก: การเตรียมสารกำจัดศัตรูพืชที่ใช้โดยตรงในพืชและการสร้างอาหารดัดแปรพันธุกรรม.
กลไกการออกฤทธิ์ของสารพิษ
เพื่อให้เข้าใจถึงความสำคัญของแบคทีเรียชนิดนี้ในการควบคุมศัตรูพืชเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรู้ว่าการโจมตีของสารพิษในอวัยวะของแมลง.
กลไกของการกระทำแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน:
การละลายและการประมวลผลของ Cry Protoxins: ผลึกที่ถูกดักจับโดยตัวอ่อนแมลงจะละลายในลำไส้ โดยการกระทำของโปรตีเอสในปัจจุบันพวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นสารพิษที่ใช้งานอยู่ สารพิษเหล่านี้จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ peritrophic (เยื่อหุ้มป้องกันของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้).
สหภาพเพื่อการรับ: สารพิษจะถูกจับไปยังบริเวณเฉพาะที่อยู่ใน microvilli ของเซลล์ลำไส้ของแมลง.
การแทรกในเยื่อหุ้มเซลล์และการก่อตัวของรูขุมขน: Cry cryins จะถูกแทรกเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์และทำให้เนื้อเยื่อถูกทำลายโดยการสร้างช่องไอออน.
cytolysis: การตายของเซลล์ลำไส้ สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านกลไกหลายอย่างซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็น cytolysis ออสโมติกและการหยุดทำงานของระบบที่รักษาสมดุลค่าความเป็นกรดด่าง.
Bacillus thuringiensis และสารกำจัดศัตรูพืช
เมื่อตรวจสอบผลกระทบที่เป็นพิษของโปรตีนที่ผลิตโดยแบคทีเรียการใช้ศักยภาพในการควบคุมศัตรูพืชในพืชได้ถูกศึกษา.
มีการศึกษาจำนวนมากที่ดำเนินการเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของสารกำจัดศัตรูพืชของสารพิษที่ผลิตโดยแบคทีเรียเหล่านี้ เนื่องจากผลลัพธ์ในเชิงบวกของการสืบสวนเหล่านี้ Bacillus thuringiensis มันกลายเป็นยาฆ่าแมลงชีวภาพที่ใช้กันมากที่สุดทั่วโลกในการควบคุมศัตรูพืชที่สร้างความเสียหายและส่งผลเสียต่อพืชหลายชนิด.
ยาฆ่าแมลงชีวภาพขึ้นอยู่กับ Bacillus thuringiensis พวกเขามีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา ตั้งแต่ครั้งแรกที่มีเพียงสปอร์และคริสตัลไปจนถึงรุ่นที่สามที่มีแบคทีเรีย recombinant ที่สร้างสารพิษบีทีและมีข้อได้เปรียบเช่นการไปถึงเนื้อเยื่อพืช.
ความสำคัญของสารพิษที่ผลิตโดยแบคทีเรียนี้คือมันไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพต่อแมลง แต่ยังรวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เช่นไส้เดือนฝอยโปรโตซัวและ trematodes.
มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องชี้แจงว่าสารพิษนี้ไม่เป็นพิษเป็นภัยต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นเช่นสัตว์มีกระดูกสันหลังกลุ่มที่มนุษย์เป็นเจ้าของ ทั้งนี้เป็นเพราะสภาพภายในของระบบย่อยอาหารไม่เหมาะสำหรับการเพิ่มจำนวนและผลกระทบ.
Bacillus thuringiensis และอาหารดัดแปรพันธุกรรม
ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีโดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาเทคโนโลยี recombinant DNA มันเป็นไปได้ที่จะสร้างพืชที่มีภูมิต้านทานทางพันธุกรรมต่อผลของแมลงที่สร้างความหายนะแก่พืช พืชเหล่านี้รู้จักกันโดยทั่วไปว่าเป็นอาหารดัดแปลงพันธุกรรมหรือสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม.
เทคโนโลยีนี้ประกอบด้วยการระบุภายในจีโนมของแบคทีเรียลำดับของยีนที่รหัสสำหรับการแสดงออกของโปรตีนที่เป็นพิษ ต่อมายีนเหล่านั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังจีโนมของพืชเพื่อรับการรักษา.
เมื่อพืชเจริญเติบโตและพัฒนาขึ้นมันจะเริ่มสังเคราะห์สารพิษที่ผลิตโดยก่อนหน้านี้ Bacillus thuringiensis, การมีภูมิคุ้มกันต่อการกระทำของแมลง.
มีพืชหลายชนิดที่ใช้เทคโนโลยีนี้ กลุ่มคนเหล่านี้คือข้าวโพดฝ้ายมันฝรั่งและถั่วเหลือง พืชเหล่านี้รู้จักกันในชื่อ bt corn, bt cotton, ฯลฯ.
แน่นอนว่าอาหารดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้ได้สร้างความกังวลให้กับประชากร อย่างไรก็ตามในรายงานที่ตีพิมพ์โดยองค์การสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกาได้มีการพิจารณาแล้วว่าอาหารเหล่านี้ไม่เป็นพิษหรือความเสียหายไม่ว่าในมนุษย์หรือสัตว์ที่เหนือกว่า.
ผลกระทบต่อแมลง
ผลึกของ B. ทูรินเจียซิง พวกมันละลายในลำไส้ของแมลงที่มีค่าความเป็นกรด - ด่างสูงและโปรโตซินและมีการปล่อยเอนไซม์และโปรตีนอื่น ๆ ดังนั้นโปรโตซินจะถูกเปลี่ยนเป็นสารพิษที่ยึดติดกับโมเลกุลของตัวรับเฉพาะของเซลล์ลำไส้.
เรื่องของสารพิษ ของ B. thuringiensis ผลิตในการหยุดกินแมลง, อัมพาตของลำไส้, อาเจียน, ความไม่สมดุลในการขับถ่าย, decompensation osmotic, อัมพาตทั่วไปและในที่สุดก็ตาย.
เนื่องจากการกระทำของสารพิษความเสียหายร้ายแรงที่ขัดขวางการทำงานของมันเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อลำไส้ส่งผลกระทบต่อการดูดซึมของสารอาหาร.
มีการพิจารณาว่าการตายของแมลงอาจเกิดจากการงอกของสปอร์และการแพร่กระจายของเซลล์พืชในฮีโมโกลของแมลง.
อย่างไรก็ตามเชื่อว่าการตายจะขึ้นอยู่กับการกระทำของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของแมลงและหลังจากการกระทำของสารพิษของ B. ทูรินเจียซิง จะสามารถทำให้เกิดภาวะโลหิตเป็นพิษ.
เรื่องของสารพิษ B. ทูรินเจียซิง มันไม่ได้ส่งผลกระทบต่อสัตว์มีกระดูกสันหลังเนื่องจากการย่อยอาหารในระยะหลังจะดำเนินการในกรดสื่อที่สารพิษไม่ได้เปิดใช้งาน.
ไฮไลต์มีความจำเพาะสูงในแมลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่รู้จักสำหรับ lepidoptera ถือว่าปลอดภัยสำหรับ entomofauna ส่วนใหญ่และไม่มีการกระทำที่เป็นอันตรายต่อพืชกล่าวคือมันไม่เป็นพิษต่อพืช.
การอ้างอิง
- Hoffe, H. และ Whiteley, H. (1989, มิถุนายน) โปรตีนคริสตัลจากแมลง Bacillus thuringiensis. รีวิวจุลชีววิทยา 53 (2) 242-255.
- Martin, P. และ Travers, R. (1989, ตุลาคม) ความชุกชุมและการกระจายทั่วโลกของ Bacillus thuringiensis จุลชีววิทยาประยุกต์และสิ่งแวดล้อม. 55 (10) 2437-2442.
- Roh, J. , Jae, Y. , Ming, S. , Byung, R. และ Yeon, H. (2007) Bacillus thuringiensis เป็นเครื่องมือเฉพาะที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมศัตรูพืชแมลง วารสารจุลชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพ 19 (4). 547-559
- Sauka, D. และ Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: ลักษณะทั่วไป แนวทางในการใช้งานในการควบคุมทางชีวภาพของแมลงจำพวกเลปปิคอปเตอร์ที่เป็นศัตรูพืชเกษตร จุลชีววิทยาของอาร์เจนตินา 40. 124-140
- Schnepf, E. , Crickmore, N. , Van Rie, J. , Lereclus, D. , Baum, J. , Feitelson, J. , Zeigler, D. และ Dean H. (1998, กันยายน) Bacillus thuringiensis และโปรตีนคริสตัลของยาฆ่าแมลง รีวิวจุลชีววิทยาและอณูชีววิทยา 62 (3) 775-806.
- Villa, E. , Parrá, F. , Cira, L. และ Villalobos, S. (2018, มกราคม) สกุล Bacillus เป็นตัวแทนของการควบคุมทางชีวภาพและผลกระทบต่อความปลอดภัยทางชีวภาพทางการเกษตร วารสารวิชาพฤกษศาสตร์เม็กซิกัน. สิ่งพิมพ์ออนไลน์.