BACILLUS THURINGIENSIS: MGA KATANGIAN, MORPOLOHIYA, SIKLO SA BUHAY - BIOLOGY - 2025

Ang Bacillus thuringiensis ay isang bakterya na kabilang sa isang malaking pangkat ng mga bakteryang positibo sa gramo, ang ilang mga pathogen at iba pa ay hindi nakakapinsala. Ito ay isa sa mga bakterya na pinaka-pinag-aralan dahil sa pagiging kapaki-pakinabang nito sa agrikultura.

Ang kapaki-pakinabang na ito ay namamalagi sa katotohanan na ang bakterya na ito ay may kakaibang paggawa ng mga kristal sa panahon ng sporulation phase na naglalaman ng mga protina na nagiging nakakalason sa ilang mga insekto na bumubuo ng mga tunay na peste para sa mga pananim.

Mga kristal ng B. thuringiensis na lason. Sa pamamagitan ng Jim Buckman ay kredito at ang orihinal na uploader ay PRJohnston. (w: en: Larawan: Bacillus thuringiensis.JPG), sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Kabilang sa mga pinaka-kahanga-hangang katangian ng Bacillus thuringiensis ay ang mataas na pagtutukoy nito, ang hindi nakakapinsala nito sa tao, halaman at hayop, pati na rin ang minimal na pagkalugi nito. Ang mga katangiang ito ay pinahihintulutan nitong iposisyon ang sarili bilang isa sa mga pinakamahusay na pagpipilian para sa paggamot at kontrol ng mga peste na naganap ang mga pananim.

Ang matagumpay na paggamit ng bacterium na ito ay naging maliwanag noong 1938 nang lumitaw ang unang pestisidyo kasama ang mga spores nito. Mula noon ang kasaysayan ay mahaba at sa pamamagitan nito Bacillus thuringiensis ay pinagtibay bilang isa sa mga pinakamahusay na pagpipilian pagdating sa pagkontrol sa mga peste ng agrikultura.

Taxonomy

Ang pag-uuri ng taxonomic ng Bacillus thuringiensis ay:

Domain: Bakterya

Phylum: Mga firm

Klase: Bacilli

Order: Bacillales

Pamilya: Bacillaceae

Genus: Bacillus

Mga species: Bacillus thuringiensis

Morpolohiya

Ang mga ito ay mga bakteryang hugis na baras na may mga bilog na dulo. Nagpakita sila ng isang pertric pattern ng flagellation, na ipinamamahagi ng flagella sa buong ibabaw ng cell.

Ito ay may sukat ng 3-5 microns ang haba ng 1-1.2 microns ang lapad. Sa kanilang mga eksperimentong kultura, ang mga bilog na kolonya ay sinusunod, na may diameter na 3-8 mm, na may regular na mga gilid at isang hitsura ng "baso ng lupa".

Kung sinusunod sa ilalim ng mikroskopyo ng elektron, ang karaniwang mga pinahabang selula ay sinusunod, na nagkakaisa sa mga maikling kadena.

Ang species na ito ng bakterya ay gumagawa ng spores na may katangian na hugis ng ellipsoidal at matatagpuan sa gitnang bahagi ng cell, nang hindi nagiging sanhi ng pagpapapangit nito.

Pangkalahatang katangian

Una rito, ang Bacillus thuringiensis ay isang bakteryang positibo sa gramo, na nangangahulugang kapag sumailalim sa proseso ng paglamlam ng Gram nakakakuha ito ng isang kulay na lila.

Gayundin, ito ay isang bacterium na nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahang kolonahin ang iba't ibang mga kapaligiran. Posible na ihiwalay ito sa lahat ng mga uri ng mga lupa. Mayroon itong malawak na pamamahagi ng heograpiya, na natagpuan kahit na sa Antarctica, isa sa mga pinaka-pagalit na kapaligiran sa planeta.

Ito ay may isang aktibong metabolismo, nagagawang mag-ferment ng mga karbohidrat tulad ng glucose, fructose, ribose, maltose at trehalose. Maaari rin itong i-hydrolyze starch, gelatin, glycogen at N-acetyl-glucosamine.

Sa parehong ugat, ang Bacillus thuringiensis ay catalase positibo, na maaaring mabulok ang hydrogen peroxide sa tubig at oxygen.

Kapag ito ay lumago sa medium para sa dugo, isang pattern ng beta hemolysis ay na-obserbahan, na nangangahulugang ang bacterium na ito ay may kakayahang ganap na sirain ang mga erythrocytes.

Tungkol sa mga kinakailangan sa kapaligiran para sa paglago, nangangailangan ito ng mga saklaw ng temperatura mula 10 - 15 ° C hanggang 40 -45 ° C. Katulad nito, ang pinakamainam na pH ay nasa pagitan ng 5.7 at 7.

Ang Bacillus thuringiensis ay isang mahigpit na aerobic bacterium. Dapat ito ay nasa isang kapaligiran na may sapat na pagkakaroon ng oxygen.

Ang natatanging katangian ng Bacillus thuringiensis ay na sa panahon ng proseso ng sporulation, bumubuo ito ng mga kristal na binubuo ng isang protina na kilala bilang delta toxin. Sa loob ng dalawang pangkat na ito ay nakilala: Cry and Cyt.

Ang lason na ito ay may kakayahang magdulot ng pagkamatay ng ilang mga insekto na tunay na peste para sa iba't ibang uri ng pananim.

Lifecycle

Ang B. thuringiensis ay may siklo ng buhay na may dalawang yugto: ang isa sa mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglago ng vegetative, ang iba sa pamamagitan ng sporulation. Ang una sa mga ito ay nangyayari sa kanais-nais na mga kondisyon para sa pag-unlad, tulad ng mga kapaligiran na mayaman sa nutrisyon, ang pangalawa sa hindi kanais-nais na mga kondisyon, na may kakulangan ng substrate ng pagkain.

Ang larvae ng mga insekto tulad ng butterflies, beetles o lilipad, bukod sa iba pa, kapag nagpapakain sa mga dahon, prutas o iba pang mga bahagi ng halaman, ay maaaring mapansin ang mga endospores ng bakterya B. thuringiensis.

Sa digestive tract ng insekto, dahil sa mga katangian ng alkalina nito, ang crystallized protein ng bakterya ay natunaw at aktibo. Ang protina ay nagbubuklod sa isang receptor sa mga cells ng bituka ng insekto, na bumubuo ng isang butas na nakakaapekto sa balanse ng electrolyte, na nagiging sanhi ng pagkamatay ng insekto.

Kaya, ang bakterya ay gumagamit ng mga tisyu ng patay na insekto para sa pagpapakain, pagpaparami at pagbuo ng mga bagong spores na makakahawa sa mga bagong host.

Toxin

Ang mga lason na ginawa ng B. thuringiensis ay may lubos na tiyak na pagkilos sa mga invertebrates at hindi nakakapinsala sa mga vertebrates. Ang mga inclusions ng Parasporal ng B. thuringensis ay nagtataglay ng magkakaibang mga protina na may magkakaibang at aktibidad na synergistic.

Ang B. thuringienisis ay may maraming mga kadahilanan ng birtud na kinabibilangan, bilang karagdagan sa mga delta endotoxins Cry at Cyt, ilang alpha at beta exotoxins, chitinases, enterotoxins, phospholipases at hemolysins, na nagpapahusay ng kahusayan nito bilang isang entomopathogen.

Ang nakakalason na mga kristal na protina ng B. thuringiensis ay pinapahina sa lupa sa pamamagitan ng pagkilos ng microbial at maaaring maikilala sa pamamagitan ng insidente ng solar radiation.

Gumagamit sa control ng peste

Ang entomopathogenic potensyal ng Bacillus thuringiensis ay lubos na sinamantala ng higit sa 50 taon sa proteksyon ng mga pananim.

Salamat sa pagbuo ng biotechnology at pagsulong dito, posible na magamit ang nakakalason na epekto sa pamamagitan ng dalawang pangunahing ruta: ang paggawa ng mga pestisidyo na ginagamit nang direkta sa mga pananim at ang paglikha ng mga transgenic na pagkain.

Mekanismo ng pagkilos ng lason

Upang maunawaan ang kahalagahan ng bacterium na ito sa control ng peste, mahalagang malaman kung paano tinatalakay ng lason ang katawan ng insekto.

Ang mekanismo ng pagkilos nito ay nahahati sa apat na yugto:

Sigaw ng protoxin solubilisasyon at pagproseso : ang mga kristal na tinitiklop ng larvae ng insekto ay natunaw sa bituka. Sa pamamagitan ng pagkilos ng mga proteases na naroroon, sila ay nabago sa mga aktibong lason. Ang mga toxin na ito ay tumatawid sa tinatawag na peritrophic membrane (proteksiyon na lamad ng mga selula ng bituka epithelium).

Nagbubuklod sa mga receptor : ang mga toxin ay nagbubuklod sa mga tukoy na site na matatagpuan sa microvilli ng mga selula ng bituka ng insekto.

Ang pagsingit sa lamad at pagbuo ng butas : Ang mga protina ng sigaw ay nakapasok sa lamad at nagiging sanhi ng kabuuang pagkasira ng tisyu sa pamamagitan ng pagbuo ng mga channel ng ion.

Cytolysis : pagkamatay ng mga selula ng bituka. Ito ay nangyayari sa pamamagitan ng maraming mga mekanismo, ang pinakamahusay na kilalang pagiging osmotic cytolysis at ang hindi aktibo ng system na nagpapanatili ng balanse ng pH.

Bacillus thuringiensis

Kapag ang nakakalason na epekto ng mga protina na ginawa ng bakterya ay napatunayan, ang kanilang potensyal na paggamit sa kontrol ng mga peste sa mga pananim ay napag-aralan.

Maraming mga pag-aaral ang isinagawa upang matukoy ang mga katangian ng pestisidyo ng lason na ginawa ng mga bakterya na ito. Dahil sa mga positibong resulta ng mga pagsisiyasat na ito, ang Bacillus thuringiensis ay naging pinaka-malawak na ginagamit na biological insekto na pamatay-tao sa buong mundo upang makontrol ang mga peste na sumisira at negatibong nakakaapekto sa iba't ibang mga pananim.

Pinagmulan: Pixabay.com

Ang Bacillus thuringiensis na batay sa bioinsecticides ay nagbago sa paglipas ng panahon. Mula sa una na naglalaman lamang ng spores at crystals, hanggang sa kilala bilang mga third generation na naglalaman ng mga recombinant na bakterya na bumubuo ng bt toxin at may mga pakinabang tulad ng pag-abot sa mga tisyu ng halaman.

Ang kahalagahan ng lason na ginawa ng bacterium na ito ay hindi lamang epektibo laban sa mga insekto, ngunit laban din sa iba pang mga organismo tulad ng nematodes, protozoa at trematodes.

Mahalagang linawin na ang lason na ito ay ganap na hindi nakakapinsala sa iba pang mga uri ng nabubuhay na nilalang tulad ng mga vertebrates, isang pangkat na kinabibilangan ng mga tao. Ito ay dahil ang panloob na mga kondisyon ng digestive system ay hindi perpekto para sa paglaganap nito at epekto.

Bacillus thuringiensis

Salamat sa pagsulong ng teknolohikal, lalo na ang pag-unlad ng teknolohiyang recombinant na DNA, posible na lumikha ng mga halaman na genetically immune sa epekto ng mga insekto na nakakapinsala sa mga pananim. Ang mga halaman na ito ay kilalang kilala bilang mga transgenic na pagkain o mga genetically na nabago na organismo.

Ang teknolohiyang ito ay binubuo ng pagkilala sa loob ng genome ng bakterya ang pagkakasunud-sunod ng mga gene na sumaklaw sa pagpapahayag ng mga nakakalason na protina. Ang mga gen na ito ay kalaunan ay inilipat sa genome ng halaman na gagamot.

Kapag lumalaki at umuusbong ang halaman, nagsisimula itong synthesize ang lason na dati nang ginawa ni Bacillus thuringiensis, na pagkatapos ay immune sa pagkilos ng mga insekto.

Mayroong maraming mga halaman kung saan inilapat ang teknolohiyang ito. Kabilang dito ang mga mais, koton, patatas, at toyo. Ang mga pananim na ito ay kilala bilang bt mais, bt cotton, atbp.

Siyempre, ang mga pagkaing transgeniko na ito ay nakabuo ng ilang pag-aalala sa populasyon. Gayunpaman, sa isang ulat na inilathala ng Agency ng Kalikasan ng Estados Unidos ay napagpasyahan na ang mga pagkaing ito, hanggang ngayon, ay hindi nagpakita ng anumang uri ng pagkalason o pinsala, ni sa mga tao o sa mas mataas na hayop.

Mga epekto sa insekto

Ang mga kristal ng B. thuringiensis ay natunaw sa bituka ng insekto na may mataas na pH at mga protoxins, at iba pang mga enzyme at protina ay inilabas. Sa gayon ang mga protoxins ay nagiging aktibong mga lason na nagbubuklod sa mga dalubhasang molekula ng receptor sa mga cell ng bituka.

Ang B. thuringiensis na lason ay gumagawa sa pagtigil ng insekto ng ingestion, pagkalumpo ng bituka, pagsusuka, kawalan ng timbang sa excretion, osmotic decompensation, pangkalahatang pagkalumpo at sa wakas ay kamatayan.

Dahil sa pagkilos ng lason, ang malubhang pinsala ay nangyayari sa tisyu ng bituka na pumipigil sa paggana nito, na nakakaapekto sa asimilasyon ng mga sustansya.

Intestine ng 'Caenorhabditis elegans' na nahawaan ng 'Bacillus thuringiensis'. Pinagmulan: www.researchgate.net

Isinasaalang-alang na ang pagkamatay ng insekto ay maaaring sanhi ng pagtubo ng mga spores at paglaganap ng mga vegetative cells sa insekto na hemocele.

Gayunpaman, naisip na ang dami ng namamatay ay higit na depende sa pagkilos ng commensal bacteria na nakatira sa bituka ng insekto at pagkatapos ng pagkilos ng B. thuringiensis na lason ay makakaya silang maging sanhi ng septicemia.

Ang B. thuringiensis na lason ay hindi nakakaapekto sa mga vertebrates, dahil ang pagtunaw ng pagkain sa huli ay nagaganap sa acidic media, kung saan ang lason ay hindi aktibo.

Ang mataas na pagkatukoy nito sa mga insekto ay nakatayo, lalo na kilala sa Lepidoptera. Ito ay itinuturing na hindi nakakapinsala para sa karamihan ng entomofauna at walang nakakapinsalang pagkilos sa mga halaman, iyon ay, hindi ito phytotoxic.

Mga Sanggunian

1. Hoffe, H. at Whiteley, H. (1989, Hunyo). Insecticidal Crystal Proteins ng Bacillus thuringiensis. Repasuhin ng Microbiological. 53 (2). 242-255.
2. Martin, P. at Travers, R. (1989, Oktubre). Pangkalahatang Abundasyon at Pamamahagi ng Bacillus thuringiensis Inilapat at Mikrobiolohiya ng Kalikasan. 55 (10). 2437-2442.
3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. at Yeon, H. (2007). Bacillus thuringiensis bilang isang Tiyak, Ligtas at Epektibong Tool para sa Control ng Insekto. Journal of Microbiology and Biotechnology. 17 (4). 547-559
4. Sauka, D. at Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis: mga pangkalahatan. Isang pamamaraan sa paggamit nito sa biocontrol ng lepidopteran insekto na mga peste sa agrikultura. Argentine Journal of Microbiology. 40. 124-140
5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D., at Dean H. (1998, Setyembre). Bacillus thuringiensis at ang Pesticidal Crystal Protein nito. Microbiology at Molecular Biology Review. 62 (3). 775-806.
6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. at Villalobos, S. (2018, Enero). Ang genus Bacillus bilang mga biological control agents at ang kanilang mga implikasyon para sa agrikultura sa agrikultura. Mexican Journal of Phytopathology. Online na publication.