バチルス・チューリンゲンシスの特徴、形態、ライフサイクル



バチルス チューリンゲンシス グラム陽性菌の大規模なグループに属する細菌、いくつかの病原性と他の完全に無害です。それは彼らが農業においてどれほど有用であったかのために最も研究されてきた細菌の一つです。.

この有用性は、この細菌は、その胞子形成期に、作物にとって真の害虫を構成する特定の昆虫にとって有毒であることが判明しているタンパク質を含む結晶を生成するという特異性を有することです。.

の最も優れた機能の中で バチルス・チューリンゲンシス その高い特異性、ヒト、植物および動物に対する安全性、ならびにその最小の残留性が見出されている。これらの属性は彼が作物を悩ませている害虫の治療と管理のための最良の選択肢の1つとして彼自身を位置付けることを可能にしました.

この細菌の使用が成功したのは1938年に胞子で製造された最初の農薬が出現したときに明らかになりました。そこから歴史は長くなり、それを通して批准されました。 バチルス・チューリンゲンシス それが農業害虫を制御することになると最良の選択肢の一つとして.

索引

  • 1分類法
  • 2形態
  • 3一般的な特徴
  • 4ライフサイクル
    • 4.1毒素
  • 5害虫駆除における用途
    • 5.1毒素の作用メカニズム
    • 5.2 Bacillus thuringiensisと農薬
    • 5.3 Bacillus thuringiensisとトランスジェニック食品
  • 6昆虫への影響
  • 7参考文献

分類法

の分類分類 バチルス・チューリンゲンシス です：

ドメイン： バクテリア

門： Firmicutes

クラス： バチルス

注文する Bacillales

家族： バチルス科

性別： バチルス

種： バチルス・チューリンゲンシス

形態学

丸みを帯びた棒の形をした細菌です。それらは、鞭毛が細胞表面全体に分布している、周囲の鞭毛形成のパターンを提示する。.

長さ3〜5ミクロン、幅1〜1.2ミクロンの寸法です。それらの実験培養において、規則的な端部および「すりガラス」外観を有する、直径３〜８ｍｍの円形コロニーが観察される。.

電子顕微鏡を観察すると、短鎖に結合した典型的な細長い細胞が観察されます。.

この種の細菌は、特徴的な楕円形をし、細胞の中心部に位置し、細胞の変形を引き起こさずに胞子を生成します。.

一般的な特徴

まず、 バチルス・チューリンゲンシス グラム陽性菌であるため、グラム染色を行うと紫色になります。.

同様に、それは多様な環境にコロニーを形成する能力によって特徴付けられる細菌です。すべての土壌タイプでそれを分離することは可能でした。それは地球上で最も敵対的な環境の一つである南極大陸でさえ見られた広い地理的分布を持っています.

グルコース、フルクトース、リボース、マルトース、トレハロースなどの炭水化物を発酵させることができ、活発な代謝作用を示します。それはまた澱粉、ゼラチン、グリコーゲンおよびN-アセチル - グルコサミンを加水分解することができます.

同じ順番で、 バチルス・チューリンゲンシス カタラーゼ陽性で、過酸化水素を水と酸素で分解することができます.

寒天培地で培養すると、β溶血のパターンが観察されました。これは、この細菌が赤血球を完全に破壊する能力があることを意味します。.

成長のためのその環境的要求に関しては、それは１０〜１５℃〜４０〜４５℃の範囲の温度範囲を必要とする。同様に、最適pHは5.7から7です。.

の バチルス・チューリンゲンシス それは厳格な好気性菌です。義務は、酸素が広く利用できる環境になければなりません.

の特徴は バチルス・チューリンゲンシス それは、胞子形成の過程で、それはデルタ毒素として知られるタンパク質によって構成される結晶を生成するということである。これら2つのグループの中では、CryとCytが識別されています。.

この毒素は、さまざまな種類の作物にとって真の害虫である特定の昆虫の死を引き起こす可能性があります。.

ライフサイクル

B.チューリンゲンシス それは2つのフェーズでライフサイクルを表します：それらの1つは栄養成長によって特徴付けられ、もう1つは胞子形成によって特徴付けられます。 1つ目は栄養豊富な環境などの開発に適した条件下で発生し、2つ目は食品基質が不足している、不利な条件下で発生します。.

とりわけ、蝶、カブトムシまたはハエなどの昆虫の幼虫は、葉、果物または植物の他の部分を食べることによって細菌の内生胞子を食べることができる。 B.チューリンゲンシス.

昆虫の消化管では、昆虫のアルカリ性のために、バクテリアの結晶化したタンパク質が溶けて活性化します。タンパク質は昆虫の腸細胞の受容体に結合し、電解質バランスに影響を与える孔を形成し、昆虫の死を引き起こします.

このように、バクテリアは新しい宿主に感染するであろう新しい胞子のその摂食、増殖および形成のために死んだ昆虫の組織を使う.

毒素

によって産生される毒素 B.チューリンゲンシス それらは無脊椎動物において非常に特異的な作用を示し、そして脊椎動物において無害である。の対側介在物 B.ツリンゲンシス それらは多様で相乗的な活性を持つ異なるタンパク質を持っています.

B.チューリンゲンシス それは、デルタエンドトキシンＣｒｙおよびＣｙｔの他に、ある種のアルファおよびベータ外毒素、キチナーゼ、エンテロトキシン、ホスホリパーゼおよび溶血素を含むいくつかの毒性因子を有し、これらは昆虫病原体としてのその効率を高める。.

の有毒なタンパク質結晶 B.チューリンゲンシス, それらは微生物作用によって土壌中で分解され、日射の発生によって変性する可能性があります。.

害虫駆除における使用

Bacillus thuringiensisの昆虫病原性の可能性は作物の保護において50年以上にわたって非常に利用されてきた.

バイオテクノロジーの発展とその進歩のおかげで、2つの主要な経路でこの毒性効果を利用することが可能になりました。すなわち、農作物に直接使用される農薬の調製とトランスジェニック食品の創製です。.

毒素の作用機序

害虫の防除におけるこの細菌の重要性を理解するためには、毒素がどのように昆虫の生物を攻撃するのかを知ることが重要です。.

その作用機序は4つの段階に分けられます。

Cryプロトキシンの可溶化と加工：昆虫の幼虫が摂取した結晶は腸内で溶解します。存在するプロテアーゼの作用により、それらは活性毒素に変換される。これらの毒素はいわゆるペリトロフィック膜（腸管上皮細胞の保護膜）を通過します.

受信機への連合：毒素は昆虫の腸細胞の微絨毛にある特定の部位に結合します.

膜への挿入と細孔の形成：Cryタンパク質は膜に挿入され、イオンチャネルの形成を通して組織を完全に破壊します.

細胞溶解：腸細胞の死。これはいくつかのメカニズムを通して起こり、最も知られているのは浸透圧細胞溶解およびｐＨバランスを維持する系の不活性化である。.

バチルス・チューリンゲンシス と農薬

細菌によって産生されたタンパク質の毒性効果が確認されたら、作物の害虫の防除におけるその潜在的な用途を調べた。.

これらの細菌によって産生される毒素の農薬特性を決定するために行われた多くの研究があります。これらの調査の肯定的な結果のために、 バチルス・チューリンゲンシス それは、様々な作物を損傷し悪影響を与える害虫を防除するために世界的に最も使用されている生物学的殺虫剤になりました.

に基づくバイオ殺虫剤 バチルス・チューリンゲンシス 彼らは時間とともに進化してきました。胞子と結晶だけを含んでいた最初のものから、bt毒素を生成して植物組織に到達するなどの利点を持っている組換え細菌を含んでいる第3世代として知られているものまで。.

この細菌によって産生される毒素の重要性は、それが昆虫に対してだけでなく、線虫、原生動物および吸虫のような他の生物に対しても有効であるということです。.

この毒素は脊椎動物、人間が属するグループなどの他の種類の生物には全く無害であることを明確にすることが重要です。これは消化器系の内部状態がその増殖と効果には適していないためです.

バチルス・チューリンゲンシス トランスジェニック食品

技術的進歩、特に組換えＤＮＡ技術の開発のおかげで、作物に大打撃を与える昆虫の影響に対して遺伝的に免疫性のある植物を作り出すことが可能になった。これらの植物は一般にトランスジェニック食品または遺伝子組み換え生物として知られています.

この技術は、細菌のゲノム内で毒性タンパク質の発現をコードする遺伝子の配列を同定することからなる。後でそれらの遺伝子は処理される植物のゲノムに移されます.

植物が成長して成長すると、それは以前に産生された毒素を合成し始めます。 バチルス・チューリンゲンシス, それから昆虫の行動に免疫がある.

この技術が適用されているいくつかの植物があります。これらの中には、トウモロコシ、綿、ジャガイモおよび大豆があります。これらの作物はBTコーン、BT綿などとして知られています。.

もちろん、これらの遺伝子組み換え食品は人口に何らかの懸念を引き起こしています。しかしながら、米国環境庁によって公表された報告では、これらの食品は、今日まで、人間においても優れた動物においても、いかなる種類の毒性または損傷も明らかにしていないことが決定された。.

昆虫への影響

の結晶 B.チューリンゲンシス それらは高いpHを持つ昆虫の腸とプロトキシンに溶け、他の酵素とタンパク質が放出されます。したがって、プロトキシンは腸細胞の特殊な受容体分子に付着する活性毒素に変換されます。.

毒素 thuringiensis 昆虫の摂取、腸の麻痺、嘔吐、排泄の不均衡、浸透圧補償、全身麻痺、そして最終的には死に至る.

毒素の作用により、その機能を妨げる重大な損傷が腸の組織で起こり、栄養素の同化に影響を与えます。.

昆虫の死は、胞子の発芽および昆虫のヘモコエルにおける栄養細胞の増殖によって引き起こされ得ると考えられてきた。.

しかし、死亡率は昆虫の腸に生息する共生細菌の働きと毒素の働きの後にはむしろ左右されると考えられています。 B.チューリンゲンシス 敗血症を引き起こす可能性があります.

毒素 B.チューリンゲンシス 後者の食品の消化は毒素が活性化されていない酸性媒体で行われているので、それは脊椎動物には影響しません.

特に鱗翅目で知られている昆虫におけるその高い特異性を強調しています。ほとんどの昆虫相植物にとって安全であると考えられており、植物に有害な作用を及ぼすことはありません。つまり、植物毒性はありません。.

参考文献

  1. Hoffe、H.およびWhiteley、H.（1989、6月）。殺虫性結晶タンパク質 バチルス・チューリンゲンシス. 微生物学的レビュー53（2）。 242〜255.
  2. Martin、P. and Travers、R.（1989、October）。世界の存在量と分布 バチルス・チューリンゲンシス 応用および環境微生物学55（10） 2437-2442.
  3. Roh、J.、Jae、Y.、Ming、S.、Byung、R. and Yeon、H.（2007）。昆虫害虫駆除のための特異的、安全かつ有効な手段としてのBacillus thuringiensis。 Journal of Microbiology and Biotechnology.17（4）。 547-559
  4. Sauka、D. and Benitende G.（2008）. バチルス・チューリンゲンシス：一般性農業害虫である鱗翅目昆虫の生物的防除におけるその使用へのアプローチ微生物学のアルゼンチンジャーナル。 40〜124〜140
  5. Schnepf、E。、Crickmore、N。、Van Rie、J。、Lereclus、D。、Baum、J。、Feitelson、J。、Zeigler、D。およびDean H.（1998、9月）。 Bacillus thuringiensisとその農薬結晶タンパク質微生物学および分子生物学のレビュー62（3）。 775-806.
  6. Villa、E.、Parrá、F.、Cira、L.およびVillalobos、S.（2018年1月）。生物学的防除剤としてのBacillus属および農業バイオセキュリティにおけるその意義植物病理学のメキシコジャーナル。オンライン出版.