Bazillus Thuringiensis Es ist ein Bakterium, das zu einer großen Gruppe von grampositiven Bakterien gehört, von denen einige pathogen und andere völlig harmlos sind. Es ist eines der Bakterien, die aufgrund seiner Nützlichkeit in der Landwirtschaft am meisten untersucht wurden..
Diese Nützlichkeit liegt in der Tatsache, dass dieses Bakterium die Besonderheit hat, während seiner Sporulationsphase Kristalle zu produzieren, die Proteine enthalten, die sich für bestimmte Insekten als toxisch herausstellen, die echte Schädlinge für Nutzpflanzen darstellen..
Zu den herausragendsten Merkmalen der Bacillus thuringiensis sind seine hohe Spezifität, Unbedenklichkeit für Mensch, Pflanze und Tier sowie seine minimale Restlichkeit. Diese Eigenschaften ermöglichten es ihm, sich als eine der besten Optionen für die Behandlung und Bekämpfung von Schädlingen zu positionieren, die die Pflanzen plagten..
Die erfolgreiche Verwendung dieses Bakteriums wurde 1938 deutlich, als das erste mit seinen Sporen hergestellte Pestizid auf den Markt kam. Von da an war die Geschichte lang und durch sie hindurch Bacillus thuringiensis als eine der besten Möglichkeiten, wenn es um die Bekämpfung von landwirtschaftlichen Schädlingen geht.
Artikelverzeichnis
Die taxonomische Klassifikation der Bacillus thuringiensis es ist:
Domain: Bakterium
Kante: Firmicutes
Klasse: Bacilli
Auftrag: Bacillales
Familie: Bacillaceae
Geschlecht: Bazillus
Spezies: Bacillus thuringiensis
Sie sind stäbchenförmige Bakterien mit abgerundeten Enden. Sie zeigen ein pertrisches Flagellationsmuster mit Flagellen, die über die gesamte Zelloberfläche verteilt sind.
Es hat Abmessungen von 3 bis 5 Mikrometern Länge und 1 bis 1,2 Mikrometern Breite. In ihren Versuchskulturen werden kreisförmige Kolonien mit einem Durchmesser von 3 bis 8 mm, regelmäßigen Kanten und einem "gemahlenen Glas" -Auftritt beobachtet..
Bei Beobachtung mit dem Elektronenmikroskop werden die typischen länglichen Zellen beobachtet, die in kurzen Ketten vereint sind.
Diese Bakterienart produziert Sporen, die eine charakteristische Ellipsoidform haben und sich im zentralen Teil der Zelle befinden, ohne eine Verformung der Zelle zu verursachen..
Zuallererst die Bacillus thuringiensis Es ist ein grampositives Bakterium, was bedeutet, dass es, wenn es dem Gram-Färbeprozess unterzogen wird, eine violette Färbung annimmt.
Ebenso ist es ein Bakterium, das sich durch seine Fähigkeit auszeichnet, verschiedene Umgebungen zu besiedeln. Es war möglich, es auf allen Arten von Böden zu isolieren. Es hat eine breite geografische Verbreitung und wurde sogar in der Antarktis gefunden, einer der feindlichsten Umgebungen auf dem Planeten..
Es hat einen aktiven Stoffwechsel und kann Kohlenhydrate wie Glucose, Fructose, Ribose, Maltose und Trehalose fermentieren. Es kann auch Stärke, Gelatine, Glykogen und N-Acetylglucosamin hydrolysieren.
In der gleichen Weise die Bacillus thuringiensis Es ist Katalase-positiv und kann Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff zersetzen.
Wenn es auf Blutagarmedium kultiviert wurde, wurde ein Muster der Beta-Hämolyse beobachtet, was bedeutet, dass dieses Bakterium Erythrozyten vollständig zerstören kann..
In Bezug auf die Umweltanforderungen für das Wachstum sind Temperaturbereiche von 10 bis 15 ° C bis 40 bis 45 ° C erforderlich. In ähnlicher Weise liegt sein optimaler pH zwischen 5,7 und 7.
Das Bacillus thuringiensis Es ist ein striktes aerobes Bakterium. Es muss sich in einer Umgebung mit ausreichender Sauerstoffverfügbarkeit befinden.
Die Besonderheit der Bacillus thuringiensis ist, dass es während des Sporulationsprozesses Kristalle erzeugt, die aus einem Protein bestehen, das als Delta-Toxin bekannt ist. Innerhalb dieser beiden Gruppen wurden identifiziert: der Cry und der Cyt.
Dieses Toxin kann den Tod bestimmter Insekten verursachen, die für verschiedene Arten von Pflanzen echte Schädlinge darstellen.
B. thuringiensis Es hat einen Lebenszyklus mit zwei Phasen: eine davon ist durch vegetatives Wachstum gekennzeichnet, die andere durch Sporulation. Die erste tritt unter günstigen Entwicklungsbedingungen auf, beispielsweise in nährstoffreichen Umgebungen, die zweite unter ungünstigen Bedingungen mit einem Mangel an Nahrungssubstrat.
Die Larven von Insekten wie Schmetterlingen, Käfern oder Fliegen können unter anderem beim Füttern von Blättern, Früchten oder anderen Pflanzenteilen Endosporen der Bakterien aufnehmen B. thuringiensis.
Im Verdauungstrakt des Insekts wird aufgrund seiner alkalischen Eigenschaften das kristallisierte Protein der Bakterien aufgelöst und aktiviert. Das Protein bindet an einen Rezeptor in den Darmzellen des Insekts und bildet eine Pore, die den Elektrolythaushalt beeinflusst und den Tod des Insekts verursacht..
Somit nutzt das Bakterium das Gewebe des toten Insekts zur Fütterung, Vermehrung und Bildung neuer Sporen, die neue Wirte infizieren..
Die Toxine produziert von B. thuringiensis Sie zeigen eine hochspezifische Wirkung bei Wirbellosen und sind bei Wirbeltieren harmlos. Parasporale Einschlüsse von B. thuringensis verschiedene Proteine mit vielfältiger und synergistischer Aktivität besitzen.
B. thuringienisis Es hat verschiedene Virulenzfaktoren, zu denen neben Cry- und Cyt-Delta-Endotoxinen auch bestimmte Alpha- und Beta-Exotoxine, Chitinasen, Enterotoxine, Phospholipasen und Hämolysine gehören, die seine Wirksamkeit als Entomopathogene verbessern.
Die giftigen Proteinkristalle von B. thuringiensis, werden durch mikrobielle Einwirkung im Boden abgebaut und können durch Sonneneinstrahlung denaturiert werden.
Das entomopathogene Potenzial von Bacillus thuringiensis wird seit mehr als 50 Jahren beim Schutz von Kulturpflanzen in hohem Maße genutzt.
Dank der Entwicklung der Biotechnologie und ihrer Fortschritte war es möglich, diesen toxischen Effekt auf zwei Hauptwegen zu nutzen: Herstellung von Pestiziden, die direkt in Kulturpflanzen eingesetzt werden, und Herstellung transgener Lebensmittel..
Um die Bedeutung dieses Bakteriums für die Schädlingsbekämpfung zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, wie das Toxin im Körper des Insekts angreift..
Sein Wirkungsmechanismus ist in vier Stufen unterteilt:
Cry Protoxin Solubilisierung und Verarbeitung: Von den Insektenlarven aufgenommene Kristalle lösen sich im Darm auf. Aufgrund der Wirkung der vorhandenen Proteasen werden sie in aktive Toxine umgewandelt. Diese Toxine passieren die sogenannte peritrophische Membran (Schutzmembran der Zellen des Darmepithels).
Bindung an Empfänger: Toxine binden an bestimmte Stellen, die sich in den Mikrovilli der Darmzellen des Insekts befinden.
Insertion in die Membran und Porenbildung: Cry-Proteine setzen sich in die Membran ein und verursachen durch die Bildung von Ionenkanälen eine vollständige Gewebezerstörung.
Cytolyse: Tod von Darmzellen. Dies geschieht durch verschiedene Mechanismen, von denen der bekannteste die osmotische Zytolyse und die Inaktivierung des Systems ist, das das pH-Gleichgewicht aufrechterhält..
Nachdem die toxische Wirkung der von den Bakterien produzierten Proteine überprüft worden war, wurde ihre mögliche Verwendung bei der Bekämpfung von Schädlingen in Kulturpflanzen untersucht..
Es wurden viele Studien durchgeführt, um die Pestizideigenschaften des von diesen Bakterien produzierten Toxins zu bestimmen. Aufgrund der positiven Ergebnisse dieser Untersuchungen ist die Bacillus thuringiensis Es ist das weltweit am häufigsten verwendete biologische Insektizid zur Bekämpfung von Schädlingen, die verschiedene Kulturen schädigen und negativ beeinflussen.
Bioinsektizide basierend auf Bacillus thuringiensis Sie haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Von den ersten, die nur Sporen und Kristalle enthielten, bis zu den sogenannten dritten Generationen, die rekombinante Bakterien enthalten, die das bt-Toxin erzeugen und Vorteile wie das Erreichen von Pflanzengeweben haben.
Die Bedeutung des von diesem Bakterium produzierten Toxins besteht darin, dass es nicht nur gegen Insekten, sondern auch gegen andere Organismen wie Nematoden, Protozoen und Trematoden wirksam ist..
Es ist wichtig zu klären, dass dieses Toxin bei anderen Arten von Lebewesen wie Wirbeltieren, einer Gruppe, zu der Menschen gehören, völlig harmlos ist. Dies liegt daran, dass die inneren Bedingungen des Verdauungssystems für seine Proliferation und Wirkung nicht ideal sind..
Dank des technologischen Fortschritts, insbesondere der Entwicklung der rekombinanten DNA-Technologie, konnten Pflanzen geschaffen werden, die genetisch immun gegen die Auswirkungen von Insekten sind, die die Pflanzen verwüsten. Diese Pflanzen sind allgemein als transgene Lebensmittel oder genetisch veränderte Organismen bekannt..
Diese Technologie besteht darin, innerhalb des Genoms des Bakteriums die Sequenz von Genen zu identifizieren, die die Expression toxischer Proteine codieren. Später werden diese Gene auf das Genom der zu behandelnden Pflanze übertragen..
Wenn die Pflanze wächst und sich entwickelt, beginnt sie, das Toxin zu synthetisieren, das zuvor von der Pflanze produziert wurde Bacillus thuringiensis, dann immun gegen die Wirkung von Insekten.
Es gibt mehrere Anlagen, in denen diese Technologie angewendet wurde. Dazu gehören Mais, Baumwolle, Kartoffeln und Sojabohnen. Diese Pflanzen sind als BT-Mais, BT-Baumwolle usw. bekannt..
Natürlich haben diese transgenen Lebensmittel in der Bevölkerung einige Bedenken hervorgerufen. In einem von der United States Environment Agency veröffentlichten Bericht wurde jedoch festgestellt, dass diese Lebensmittel bisher weder beim Menschen noch bei höheren Tieren irgendeine Art von Toxizität oder Schädigung zeigten..
Die Kristalle von B. thuringiensis Sie lösen sich im Darm des Insekts mit hohem pH-Wert auf und es werden Protoxine sowie andere Enzyme und Proteine freigesetzt. So werden Protoxine zu aktiven Toxinen, die an spezialisierte Rezeptormoleküle auf den Darmzellen binden..
Toxin von B. thuringiensis produziert bei Insekten die Beendigung der Einnahme, Darmlähmung, Erbrechen, Ungleichgewichte in der Ausscheidung, osmotische Dekompensation, allgemeine Lähmung und schließlich den Tod.
Aufgrund der Wirkung des Toxins kommt es zu schwerwiegenden Schäden im Darmgewebe, die dessen Funktion beeinträchtigen und die Aufnahme von Nährstoffen beeinträchtigen.
Es wurde angenommen, dass der Tod des Insekts durch die Keimung von Sporen und die Proliferation vegetativer Zellen in der Hämozele des Insekts verursacht werden könnte.
Es wird jedoch angenommen, dass die Mortalität mehr von der Wirkung von Kommensalbakterien abhängt, die im Darm des Insekts leben, und von der Wirkung des Toxins von B. thuringiensis wäre in der Lage, Septikämie zu verursachen.
Toxin aus B. thuringiensis Wirbeltiere sind davon nicht betroffen, da die Verdauung der Nahrung in letzteren in sauren Umgebungen stattfindet, in denen das Toxin nicht aktiviert ist.
Besonders hervorzuheben ist die hohe Spezifität bei Insekten, die vor allem für Schmetterlinge bekannt ist. Es wird für den größten Teil der Entomofauna als harmlos angesehen und hat keine schädliche Wirkung auf Pflanzen, dh es ist nicht phytotoxisch.
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