Caratteristiche di Bacillus thuringiensis, morfologia, ciclo di vita

bacillo thuringiensis È un batterio che appartiene a un grande gruppo di batteri gram-positivi, alcuni patogeni e altri totalmente innocui. È uno dei batteri più studiati per l'utilità che hanno avuto in agricoltura.

Questa utilità sta nel fatto che questo batterio ha la peculiarità di produrre durante la sua fase di sporulazione cristalli che contengono proteine ​​che risultano essere tossiche per alcuni insetti che costituiscono veri e propri parassiti per le colture.

Tra le caratteristiche più importanti del Bacillus thuringiensis La sua alta specificità, la sicurezza per l'uomo, le piante e gli animali, così come la sua minima residualità, sono stati trovati. Questi attributi gli hanno permesso di posizionarsi come una delle migliori opzioni per il trattamento e il controllo dei parassiti che affliggono le colture.

L'uso di successo di questo batterio divenne evidente nel 1938 quando nacque il primo pesticida prodotto con le sue spore. Da lì la storia è stata lunga e attraverso di essa ha ratificato il Bacillus thuringiensis come una delle migliori opzioni quando si tratta di controllare i parassiti agricoli.

indice

• 1 Tassonomia
• 2 morfologia
• 3 Caratteristiche generali
• 4 ciclo di vita
  • 4.1 La tossina
• 5 Usi nel controllo dei parassiti
  • 5.1 Meccanismo di azione della tossina
  • 5.2 Bacillus thuringiensis e pesticidi
  • 5.3 Bacillus thuringiensis e alimenti transgenici
• 6 effetti sull'insetto
• 7 riferimenti

tassonomia

La classificazione tassonomica di Bacillus thuringiensis Si tratta di:

dominio: batterio

Filo: Firmicutes

classe: bacilli

ordine: Bacillales

famiglia: Bacillaceae

genere: bacillo

specie: Bacillus thuringiensis

morfologia

Sono batteri che hanno la forma di barre con estremità arrotondate. Presentano un modello di flagellazione perimetrale, con flagelli distribuiti su tutta la superficie cellulare.

Ha dimensioni di 3-5 micron di lunghezza e 1-1,2 micron di larghezza. Nelle loro culture sperimentali si osservano colonie circolari, con un diametro di 3-8 mm, con bordi regolari e un aspetto "glassato di vetro".

Osservando il microscopio elettronico, si osservano le tipiche cellule allungate, unite in catene corte.

Questa specie di batteri produce spore che hanno una caratteristica forma ellissoidale e si trovano nella parte centrale della cellula, senza causare deformazioni della stessa.

Caratteristiche generali

Primo, il Bacillus thuringiensis è un batterio Gram-positivo, il che significa che quando sottoposto al processo di colorazione Gram acquisisce una colorazione viola.

Allo stesso modo, è un batterio caratterizzato dalla sua capacità di colonizzare ambienti diversi. È stato possibile isolarlo in tutti i tipi di terreno. Ha una vasta distribuzione geografica, essendo stata trovata anche in Antartide, uno degli ambienti più ostili del pianeta.

Ha un metabolismo attivo, essendo in grado di fermentare carboidrati come glucosio, fruttosio, ribosio, maltosio e trealosio. Può anche idrolizzare amido, gelatina, glicogeno e N-acetil-glucosamina.

In quello stesso ordine di idee, il Bacillus thuringiensis È catalasi positivo, essendo in grado di scomporre il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno.

Quando è stato coltivato in terreno agar sangue, è stato osservato un pattern di beta emolisi, il che significa che questo batterio è in grado di distruggere completamente gli eritrociti.

Per quanto riguarda i requisiti ambientali per la crescita, richiede intervalli di temperatura compresi tra 10 - 15 ° C e 40 - 45 ° C. Allo stesso modo, il suo pH ottimale è tra 5,7 e 7.

il Bacillus thuringiensis È un batterio aerobico severo. Obbligatorio deve essere in un ambiente con ampia disponibilità di ossigeno.

La caratteristica distintiva di Bacillus thuringiensis è che durante il processo di sporulazione, genera cristalli costituiti da una proteina nota come tossina delta. All'interno di questi due gruppi sono stati identificati: il Grido e il Citt.

Questa tossina è in grado di provocare la morte di alcuni insetti che sono veri parassiti per vari tipi di colture.

Ciclo di vita

B. thuringiensis Presenta un ciclo di vita a due fasi: una caratterizzata dalla crescita vegetativa, un'altra dalla sporulazione. Il primo si verifica in condizioni favorevoli allo sviluppo, come ambienti ricchi di sostanze nutritive, il secondo in condizioni sfavorevoli, con una carenza di substrato alimentare.

Le larve di insetti come farfalle, coleotteri o mosche, tra le altre, possono mangiare endoespores dei batteri nutrendosi di foglie, frutti o altre parti della pianta. B. thuringiensis.

Nel tratto digestivo dell'insetto, a causa delle caratteristiche alcaline dell'insetto, la proteina cristallizzata del batterio si dissolve e si attiva. La proteina si lega a un recettore nelle cellule intestinali dell'insetto, formando un poro che influisce sull'equilibrio elettrolitico, causando la morte dell'insetto.

Pertanto, il batterio utilizza i tessuti dell'insetto morto per la sua alimentazione, moltiplicazione e formazione di nuove spore che infetteranno nuovi ospiti.

La tossina

Le tossine prodotte da B. thuringiensis presentano un'azione altamente specifica negli invertebrati e sono innocui nei vertebrati. Le inclusioni parasporali diB. thuringensis hanno diverse proteine ​​con attività diverse e sinergiche.

B. thuringiensis Essa ha molti fattori di virulenza che comprendono oltre ai delta-endotossina Cry e Cyt, esotossine certo alfa e beta, chitinasi, enterotossine, fosfolipasi e hemolysins, che migliorano l'efficienza come entomopatogeni.

I cristalli di proteine ​​tossiche di B. thuringiensis, sono degradati nel suolo dall'azione microbica e possono essere denaturati dall'incidenza della radiazione solare.

Usi nel controllo dei parassiti

Il potenziale entomopatogeno del Bacillus thuringiensis è stato ampiamente sfruttato per oltre 50 anni nella protezione delle colture.

Grazie allo sviluppo delle biotecnologie e dei progressi in questo, è stato possibile utilizzare l'effetto tossico attraverso due vie principali: lo sviluppo di pesticidi utilizzati direttamente sulle colture e la creazione di alimenti transgenici.

Meccanismo di azione della tossina

Per capire l'importanza di questo batterio nel controllo dei parassiti, è importante sapere in che modo l'attacco delle tossine nell'organismo dell'insetto.

Il suo meccanismo d'azione è diviso in quattro fasi:

Solubilizzazione e trattamento dei protoxin Cry: i cristalli ingeriti dalla larva degli insetti si dissolvono nell'intestino. Per azione delle proteasi presenti, vengono trasformate in tossine attive. Queste tossine attraversano la cosiddetta membrana peritrofica (membrana protettiva delle cellule epiteliali intestinali).

Unione ai destinatari: le tossine si legano a siti specifici che si trovano nei microvilli delle cellule intestinali dell'insetto.

Inserimento nella membrana e formazione del poro: Le proteine ​​Cry vengono inserite nella membrana e causano la distruzione totale del tessuto attraverso la formazione di canali ionici.

citolisi: morte delle cellule intestinali. Ciò avviene attraverso diversi meccanismi, il più noto è la citolisi osmotica e l'inattivazione del sistema che mantiene l'equilibrio del pH.

Bacillus thuringiensis e i pesticidi

Una volta verificato l'effetto tossico delle proteine ​​prodotte dai batteri, è stato studiato il suo potenziale utilizzo nel controllo dei parassiti nelle colture.

Ci sono molti studi che sono stati effettuati per determinare le proprietà dei pesticidi della tossina prodotta da questi batteri. A causa dei risultati positivi di queste indagini, Bacillus thuringiensis È diventato l'insetticida biologico più usato in tutto il mondo per controllare i parassiti che danneggiano e influenzano negativamente le varie colture.

Bioinsetticidi basati su Bacillus thuringiensis Si sono evoluti nel tempo. Poiché il primo contenente esclusivamente spore e cristalli, a quelli noti come batteri ricombinanti terza generazione contenenti la tossina Bt generato e hanno vantaggi raggiungere tessuti vegetali.

L'importanza della tossina prodotta da questo batterio è che non è efficace solo contro gli insetti, ma anche contro altri organismi come nematodi, protozoi e trematodi.

È importante chiarire che questa tossina è totalmente innocua in altri tipi di esseri viventi come i vertebrati, un gruppo a cui appartiene l'essere umano. Questo perché le condizioni interne del sistema digestivo non sono adatte alla sua proliferazione ed effetto.

Bacillus thuringiensis e alimenti transgenici

Grazie alla tecnologia, in particolare lo sviluppo dei progressi tecnologia del DNA ricombinante, è stato possibile creare piante che sono geneticamente immuni agli effetti degli insetti devastano colture. Queste piante sono conosciute genericamente come alimenti transgenici o organismi geneticamente modificati.

Questa tecnologia consiste nell'identificare all'interno del genoma del batterio la sequenza di geni che codifica per l'espressione di proteine ​​tossiche. Successivamente, questi geni vengono trasferiti al genoma della pianta da trattare.

Quando la pianta cresce e si sviluppa, inizia a sintetizzare la tossina prodotta in precedenza dalla Bacillus thuringiensis, essendo quindi immune all'azione degli insetti.

Esistono diverse piante in cui è stata applicata questa tecnologia. Tra questi ci sono mais, cotone, patate e soia. Queste colture sono conosciute come mais bt, cotone bt, ecc.

Naturalmente questi cibi GM hanno generato qualche preoccupazione nella popolazione. Tuttavia, in un rapporto pubblicato dall'Agenzia per gli Stati Uniti degli Stati Uniti è stato determinato che questi alimenti, fino ad oggi, non hanno manifestato alcun tipo di tossicità o danno, né nell'uomo né negli animali superiori.

Effetti sull'insetto

I cristalli di B. thuringiensis si dissolvono nell'intestino dell'insetto con un pH elevato e i protoxin e altri enzimi e proteine ​​vengono rilasciati. Così i protoxin diventano tossine attive che si attaccano alle molecole recettoriali specializzate delle cellule dell'intestino.

La tossina di B. thuringiensis produce nell'intestino cessazione dell'ingestione, paralisi dell'intestino, vomito, squilibri nell'escrezione, scompenso osmotico, paralisi generale e infine morte.

A causa dell'azione della tossina, gravi danni che impediscono il suo funzionamento si verificano nel tessuto intestinale, influenzando l'assimilazione dei nutrienti.

È stato considerato che la morte dell'insetto potrebbe essere causata dalla germinazione delle spore e dalla proliferazione delle cellule vegetative nell'emocele dell'insetto.

Tuttavia, si pensa che la mortalità dipenda più dall'azione dei batteri commensali che abitano l'intestino dell'insetto e che dopo l'azione della tossina di B. thuringiensis sarebbero in grado di causare setticemia.

La tossina B. thuringiensis non interessa i vertebrati, perché la digestione del cibo in quest'ultimo viene effettuata in mezzo acido, dove la tossina non è attivata.

Sottolinea la sua alta specificità negli insetti, particolarmente noti per le lepidotteri. È considerato sicuro per la maggior parte dell'entomofauna e non ha azione dannosa sulle piante, cioè non è fitotossico.

riferimenti

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