Bacillus thuringiensis 특성, 형태학, 생활사



바실러스 튀김 그람 양성 세균의 큰 그룹에 속한 박테리아이며, 일부 병원성 및 다른 모든 것은 무해한 박테리아입니다. 그것은 그들이 농업에 얼마나 유용했기 때문에 가장 많이 연구 된 박테리아 중 하나입니다.

이 효용은이 박테리아가 작물의 진정한 해충을 구성하는 특정 곤충에 독성을 나타내는 단백질을 함유하고있는 포자 형성 단계에서 생성되는 특이성을 가지고 있다는 것입니다.

가장 뛰어난 기능 중 바실러스 튜 린지 엔 시스 높은 특이성, 사람, 식물 및 동물에 대한 안전성, 그리고 최소한의 잔류성이 발견됩니다. 이러한 특성 때문에 그는 작물을 괴롭혔던 해충의 치료 및 방제를위한 최상의 옵션 중 하나로 자리 매김 할 수있었습니다.

이 세균의 성공적인 사용은 1938 년 포자로 제조 된 최초의 농약이 생겨 났을 때 분명 해졌다. 거기에서 역사가 길었고 그것을 통해 비준했습니다 바실러스 튜 린지 엔 시스 농업 해충 방제에 관한 한 최상의 옵션 중 하나로.

색인

  • 1 택 소노 미
  • 2 형태학
  • 3 일반적인 특성
  • 4 수명주기
    • 4.1 독소
  • 5 해충 방제에 사용
    • 5.1 독소의 작용 메커니즘
    • 5.2 Bacillus thuringiensis와 살충제
    • 5.3 Bacillus thuringiensis 및 형질 전환 식품
  • 6 곤충에 대한 영향
  • 7 참고

분류학

분류 학적 분류 바실러스 튜 린지 엔 시스 :

도메인 : 박테리아

문 : Firmicutes

클래스 : 바실리

주문 : 바실러스

가족 : 바실러스과

성별 : 바실러스

종 (種) : 바실러스 튜 린지 엔 시스

형태론

그들은 둥근 끝이있는 막대 모양의 박테리아입니다. 그들은 세포 표면 전체에 분포하는 편모 (flagella)를 갖는 주변 편모의 패턴을 나타낸다.

그것은 길이 3-5 미크론 및 너비 1-1.2 미크론의 치수를 가지고 있습니다. 그들의 실험 배양에서, 둥근 콜로니가 관찰되고, 3-8mm의 직경과 함께, 규칙적인 모서리와 "서리 낀 유리"외관을 보입니다..

전자 현미경을 관찰 할 때, 짧은 사슬로 결합 된 전형적인 연장 된 세포가 관찰된다.

이 박테리아는 특징적인 타원체 모양을 지닌 포자를 만들어 내며, 세포의 중앙 부분에 위치하며, 같은 모양의 변형을 일으키지 않습니다.

일반적인 특성

첫째, 바실러스 튜 린지 엔 시스 그람 양성 세균으로, 그람 염색 공정을 거칠 때 보라색의 착색.

마찬가지로, 그것은 다양한 환경에 정착 할 수있는 능력을 특징으로하는 박테리아입니다. 모든 토양 유형에서이를 분리 할 수있었습니다. 그것은 지구상에서 가장 적대적인 환경 중 하나 인 남극에서도 발견 된 넓은 지형 분포를 가지고 있습니다..

포도당, 과당, 리보오스, 말토오스, 트레할로스와 같은 탄수화물을 발효시킬 수있는 활성 대사를 나타냅니다. 또한 전분, 젤라틴, 글리코겐 및 N- 아세틸 - 글루코사민을 가수 분해 할 수 있습니다.

같은 생각 순서로, 바실러스 튜 린지 엔 시스 그것은 카탈라아제 양성이며, 물과 산소에서 과산화수소를 분해 할 수있다..

한천 배지에서 배양했을 때, 베타 용혈의 패턴이 관찰되었는데 이는이 세균이 적혈구를 완전히 파괴 할 수 있다는 것을 의미합니다.

성장을위한 환경 적 요건에 관해서는, 10 - 15 ° C에서 40 - 45 ° C의 온도 범위가 필요합니다. 같은 방식으로 최적 pH는 5.7 ~ 7.

그 바실러스 튜 린지 엔 시스 그것은 엄격한 호기성 박테리아입니다. 의무 사항은 산소가 넓은 환경에 있어야합니다..

the의 독특한 특징 바실러스 튜 린지 엔 시스 그것은 포자를 생성하는 과정에서 델타 독소 (delta toxin)로 알려진 단백질로 구성된 결정을 생성한다는 것입니다. 이 두 그룹 내에서 확인되었습니다 : 외침과 Cyt.

이 독소는 다양한 작물에 대한 진정한 해충 인 특정 곤충의 죽음을 일으킬 수 있습니다.

라이프 사이클

B. thuringiensis 그것은 두 단계로 생명주기를 제공합니다 : 그들 중 하나는 식물 성장에 의해 특징 지어지며, 또 하나는 포자 형성에 의해 특징 지어집니다. 첫 번 째는 영양이 풍부한 환경과 같은 좋지 않은 조건 하에서 두 번째, 식품 기질 부족.

나비, 딱정벌레 또는 파리와 같은 곤충 유충은 잎, 과일 또는 식물의 다른 부분을 먹임으로써 박테리아의 내생 포자를 먹을 수 있습니다. B. thuringiensis.

곤충의 소화관에서는 곤충의 알칼리성 특성으로 인해 세균의 결정화 된 단백질이 녹아서 활성화됩니다. 이 단백질은 곤충의 장 세포에서 수용체에 결합하여 전해질 균형에 영향을 미치는 기공을 형성하여 곤충의 죽음을 초래합니다.

따라서 박테리아는 새로운 숙주를 감염시킬 새로운 포자의 먹이, 증식 및 형성을 위해 죽은 곤충의 조직을 사용합니다.

독소

에 의해 생성 된 독소 B. thuringiensis 그들은 무척추 동물에서 매우 특이한 작용을 나타내며 척추 동물에서는 무해합니다. 부인 내포물 B. thuringensis 그들은 다양하고 시너지 효과가있는 서로 다른 단백질을 가지고있다..

B. thuringiensis 그것은 울면 CYT 델타 엔도톡신 등 외에 많은 독성 인자를 가지며, 곤충 병원성 등의 효율을 향상 특정 알파 및 베타 chitinases, 독소, 및 포스 포 hemolysins을 외독소.

독성 단백질 결정체 B. thuringiensis, 그들은 미생물 작용에 의해 토양에서 분해되고 일사량의 발생으로 변질 될 수있다.

해충 방제에 사용

Bacillus thuringiensis의 곤충 병원성 잠재력은 농작물 보호에있어 50 년 이상 동안 매우 악용되어왔다.

이 생명 공학 및 발전의 발전 덕분에, 그것은 두 가지 주요 경로를 통해 독성 효과를 사용할 수있다 : 농약의 개발은 작물에 직접 사용되는 유전자 변형 식품의 생성.

독소의 작용 기작

해충 방제에있어이 세균의 중요성을 이해하기 위해서는 벌레의 유기체에서 독소가 어떻게 공격되는지를 아는 것이 중요합니다..

그 메커니즘은 4 단계로 나뉘어 있습니다 :

Cry protoxins의 가용화 및 가공: 곤충 유충에 의해 섭취 된 결정이 내장에 용해됩니다. 존재하는 프로테아제의 작용에 의해 활성 독소로 변형됩니다. 이러한 독소는 소위 연막 (peritrophic membrane, 장 상피 세포의 보호막).

수신기와의 연합: 독소는 곤충의 장 세포의 미세 융모에 위치한 특정 부위에 결합합니다.

막내 삽입 및 기공 형성: Cry 단백질이 막에 삽입되어 이온 채널 형성을 통해 조직을 완전히 파괴합니다..

세포 독성: 장 세포의 죽음. 이것은 여러 메커니즘을 통해 일어나며, 가장 잘 알려진 것은 삼투 성 세포 분해 및 pH 균형을 유지하는 시스템의 불 활성화이다.

바실러스 튜 린지 엔 시스 그리고 살충제

일단 박테리아에 의해 생산 된 단백질의 독성 효과가 확인되면 작물의 해충 방제에 잠재적으로 사용될 수 있는지를 연구했습니다..

이 박테리아가 생산하는 독소의 살충제 특성을 결정하기 위해 수행 된 많은 연구가 있습니다. 이러한 조사의 긍정적 인 결과로 인해, 바실러스 튜 린지 엔 시스 다양한 작물에 피해를 주거나 부정적인 영향을주는 해충을 방제하기 위해 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 생물학적 살충제가되었습니다.

에 근거한 생물학적 살충제 바실러스 튜 린지 엔 시스 그것들은 시간이지나면서 진화 해왔다. bt 독소를 생성하고 식물 조직에 도달하는 등의 이점을 갖는 재조합 박테리아를 포함하는 제 3 세대로 알려진 포자와 결정체를 포함하는 것에서부터.

이 박테리아가 생산하는 독소의 중요성은 곤충뿐만 아니라 선충류, 원생 동물 및 혈소판과 같은 다른 유기체에 대해서도 효과적이라는 것입니다..

이 독소가 인간이 속한 그룹 인 척추 동물과 같은 다른 유형의 생물체에서는 완전히 무해하다는 것을 분명히하는 것이 중요합니다. 이것은 소화 시스템의 내부 상태가 그 확산 및 효과에 적합하지 않기 때문입니다.

바실러스 튜 린지 엔 시스 및 유전자 변형 식품

기술 진보, 특히 재조합 DNA 기술의 개발 덕분에 작물에 큰 피해를주는 곤충의 영향에 대해 유 전적으로 면역이되지 않는 식물을 만들 수있었습니다. 이 식물은 일반적으로 형질 전환 식품 또는 유전자 변형 생물로 알려져 있습니다.

이 기술은 박테리아의 게놈 내에서 독성 단백질의 발현을 암호화하는 유전자의 서열을 확인하는 것으로 구성됩니다. 나중에 이들 유전자는 처리 할 식물 게놈으로 옮겨진다..

식물이 자라서 발전하면 이전에 생산 된 독소를 합성하기 시작합니다. 바실러스 튜 린지 엔 시스, 곤충의 행동에 면역이된다..

이 기술이 적용된 여러 공장이 있습니다. 그 중에 옥수수, 면화, 감자, 콩이 있습니다. 이 작물은 bt 옥수수, bt 면화 등으로 알려져 있습니다..

물론 이러한 GM 식품은 인구에 우려를 불러 일으켰습니다. 그러나 미국 환경청 (US Environmental Agency)에 의해 발표 된 보고서에 따르면, 이들 식품은 현재까지 인간 또는 상급 동물에서도 독성이나 손상의 유형을 나타내지 않았다..

곤충에 대한 영향

의 결정체 B. thuringiensis 그들은 높은 pH를 가진 곤충의 내장과 프로토 톡신에 용해되고 다른 효소와 단백질은 방출된다. 따라서, 프로 톡신은 장내 세포의 특이 적 수용체 분자에 부착하는 활성 독소로 전환된다.

독소 B. thuringiensis 곤충에서의 섭취 중단, 장의 마비, 구토, 배설 불균형, 삼투압 보상, 일반 마비 및 최종 사망.

독소의 작용으로 인해 장 기능에 방해가되는 심각한 손상이 장 조직에서 일어나 영양소의 동화 작용에 영향을 미칩니다.

곤충의 죽음은 포자의 발아와 곤충의 혈구에서 식물 세포의 증식에 의해 야기 될 수 있다고 여겨져왔다..

그러나 사망률은 오히려 벌레의 내장에 서식하는 공생 세균의 작용과 독소의 작용 후 B. thuringiensis 패혈증을 일으킬 수있다..

독소 B. thuringiensis 그것은 척추 동물에 영향을 미치지 않습니다. 왜냐하면 후자에서 음식의 소화가 독소가 활성화되지 않은 산성 매질에서 이루어지기 때문입니다.

곤충에서 높은 특이성을 나타냅니다. 특히, 나비목에 알려져 있습니다. 그것은 entomofauna의 대부분에 안전하다고 간주하고 식물에 유해한 행동을하지 않습니다 즉, 그것은 phytotoxic되지 않습니다.

참고 문헌

  1. Hoffe, H. and Whiteley, H. (1989, June). 살충 단백질 바실러스 튜 린지 엔 시스. 미생물학 검토. 53 (2). 242-255.
  2. Martin, P. and Travers, R. (1989, October). 전세계의 풍요와 분포 바실러스 튜 린지 엔 시스 응용 및 환경 미생물학. 55 (10). 2437-2442.
  3. 노충균 해충 방제를위한 안전하고 효과적인 도구로서의 Bacillus thuringiensis (Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. and Yeon, H. 미생물학 및 생물 공학 저널 .17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. 및 Benitende G. (2008). 바실러스 튜 린지 엔 시스일반성 농업 해충 인 곤충 류의 생물학적 방제에 대한 접근법. 아르헨티나 미생물 학회지 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., 반 리에, J., Lereclus, D., 바움, J., Feitelson, J., 지글러, H. D. 딘 (1998 년 9 월). Bacillus thuringiensis 및 그 살충성 결정 단백질. 미생물학 및 분자 생물학 리뷰. 62 (3). 775-806.
  6. 빌라, E., Parrá, F., Cira, L. 및 Villalobos, S. (2018, January). 생물학적 통제의 대리인으로서 바실러스 (Bacillus) 속 및 농업 생물학적 안전에 미치는 영향. 멕시코 일지 Phytopathology. 온라인 출판.