Bacillus thuringiensis

Coltivazione di Bacillus thuringiensis in agar sangue, dopo 48 ore a 37 ° C

Quale è Bacillus thuringiensis?

Bacillus thuringiensis È un batterio che appartiene a un ampio gruppo di batteri gram positivi, alcuni patogeni e altri totalmente innocui. È uno dei batteri che sono stati studiati maggiormente a causa di quanto l'agricoltura utile come pesticida naturale.

Questa utilità è che questo batterio ha la peculiarità di produrre durante i suoi cristalli di fase di sporolazione che contengono proteine ​​che si rivelano tossiche per alcuni insetti che costituiscono veri parassiti per le colture.

Tra le caratteristiche più eccezionali di Bacillus thuringiensis Ci sono la sua elevata specificità, sicurezza per umani, piante e animali, nonché la sua minima resistenza.

Questi attributi gli hanno permesso di posizionarsi come una delle migliori opzioni per il trattamento e il controllo dei parassiti che hanno devastato le colture.

L'uso soddisfacente di questo batterio divenne evidente nel 1938 quando emerse il primo pesticida prodotto con le sue spore. Da lì la storia è stata lunga e attraverso di essa è stata ratificata Bacillus thuringiensis Come una delle migliori opzioni quando si controllano i parassiti agricoli.

Tassonomia di Bacillus thuringiensis

La classificazione tassonomica di Bacillus thuringiensis È:

Dominio: Batterio

Bordo: Firmicutes

Classe: Bacilli

Ordine: Bacillali

Famiglia: Bacillaceae

Genere: Bacillo

Specie: Bacillus thuringiensis

Morfologia di Bacillus thuringiensis

Sono batteri a forma di estremità arrotondate. Presentano un modello di flagellazione perpetrico, con flagelli distribuiti in tutta la superficie cellulare.

Ha dimensioni di 3-5 micron di 1-1,2 micron. Nelle sue colture sperimentali, si osservano colonie circolari, con un diametro di 3-8 mm, con bordi regolari e una comparsa di "vetro smerigliato".

Se osservati al microscopio elettronico, si osservano le tipiche cellule allungate, unite in catene corte.

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

Caratteristiche generali di Bacillus thuringiensis

Prima di tutto, Bacillus thuringiensis È un batterio gram -positivo, il che significa che quando si subisce il processo di colorazione Gram, acquisisce una colorazione viola.

Allo stesso modo, è un batterio caratterizzato dalla sua capacità di colonizzare vari ambienti. È stato possibile isolarlo in tutti i tipi di terreni. Ha un'ampia distribuzione geografica, che si trova persino in Antartide, uno degli ambienti più ostili del pianeta.

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

Nello stesso ordine di idee, Bacillus thuringiensis È una catalasi positiva, essere in grado di abbattere il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno.

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Quando è stato coltivato nel gancio medio, è stato osservato un modello di emolisi beta, il che significa che questo batterio è in grado di distruggere completamente gli eritrociti.

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

Bacillus thuringiensis È un rigoroso batterio aerobico. Deve necessariamente trovarsi 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: Cry e Cyt.

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

Ciclo vitale

B. thuringiensis Presenta un ciclo di vita con due fasi: una di esse caratterizzata dalla crescita vegetativa, un altro dalla sporulazione. Il primo di essi si verifica in condizioni favorevoli per lo sviluppo, come gli ambienti ricchi di nutrienti; il secondo in condizioni sfavorevoli, con una carenza di substrato alimentare.

Le larve di insetti come farfalle, scarabei o mosche, tra gli altri, nutrendosi di foglie, frutta o altre parti della pianta, possono ingerire i batteri B. thuringiensis.

Nel tratto digestivo dell'insetto, a causa delle sue caratteristiche alcaline, la proteina cristallizzata dei batteri viene sciolta e attivata.

La proteina si lega a un ricevitore nelle cellule intestinali dell'insetto, formando un poro che colpisce l'equilibrio elettrolitico, causando la morte dell'insetto.

Pertanto, i batteri utilizzano i tessuti per insetti morti per cibo, moltiplicazione e formazione di nuove spore che infetteranno nuovi ospiti.

Tossina

Tossine prodotte da B. thuringiensis Hanno un'azione altamente specifica negli invertebrati e sono innocui nei vertebrati. Le inclusioni Parasporale di B. Turingensis Hanno varie proteine ​​con attività diversa e sinergica.

B. thuringienisis Ha vari fattori di virulenza che includono, oltre a endotossine Cry e Cyt, alcune esotossine alfa e beta, chitinasi, enterotossine, fosfolipasi ed emolisine, che migliorano la loro efficienza come entomopatogeni.

I cristalli proteici tossici di B. thuringiensis Sono degradati nel terreno mediante azione microbica e possono essere denaturati dall'incidenza di radiazioni solari.

Usi nel controllo dei parassiti

Il potenziale entomopatogeno di Bacillus thuringiensis È stato fortemente sfruttato per più di 50 anni di protezione delle colture.

Grazie allo sviluppo della biotecnologia e ai progressi in questo, è stato possibile utilizzare questo effetto tossico attraverso due percorsi principalmente: elaborazione dei pesticidi che vengono utilizzati direttamente nelle colture e nella creazione di alimenti transgenici.

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Meccanismo di azione di tossina

Per comprendere l'importanza di questo batterio nel controllo dei parassiti, è importante sapere com'è l'attacco di tossina nell'organismo degli insetti.

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

Solubilizzazione e grido di elaborazione delle protoxine

I cristalli ingeriti dalla larva degli insetti si dissolvono nell'intestino. Per azione delle proteasi presenti, si trasformano in tossine attive. Queste tossine attraversano la membrana peritrofica così chiamata (membrana di protezione delle cellule di epitelio intestinale).

Unione ai ricevitori

Le tossine si legano a siti specifici che si trovano nei microvani delle cellule intestinali dell'insetto.

Inserimento nella membrana e nella formazione dei pori

Le proteine ​​del pianto vengono inserite nella membrana e causano la distruzione totale dei tessuti attraverso la formazione di canali ionici.

Citazione

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

Bacillus thuringiensis e pesticidi

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

Ci sono molti studi che sono stati condotti per determinare le proprietà dei pesticidi delle tossine prodotte da questi batteri.

A causa dei risultati positivi di queste indagini, il Bacillus thuringiensis È diventato l'insetticida biologica più utilizzata in tutto il mondo per controllare i parassiti che danneggiano e influenzano negativamente le varie colture.

Biointicidi basati su Bacillus thuringiensis Si sono evoluti nel tempo. Dal primo, che conteneva solo spore e cristalli, a quelli noti come terza generazione, che contengono batteri ricombinanti che generano la tossina BT e hanno vantaggi come il raggiungimento dei tessuti vegetali.

L'importanza della tossina prodotta da questo batterio è che non è solo efficace 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 cibi transgenici

Grazie ai progressi tecnologici, in particolare allo sviluppo della tecnologia del DNA ricombinante, è stato possibile creare piante geneticamente immuni all'effetto degli insetti che causano devastazioni nelle colture.

Queste piante sono genericamente conosciute come alimenti transgenici o organismi geneticamente modificati.

Questa tecnologia consiste nell'identificare la sequenza di geni che codificano l'espressione di proteine ​​tossiche all'interno del genoma batterico. Successivamente, quei geni vengono trasferiti al genoma della pianta per curare.

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Quando la pianta cresce e si sviluppa, inizia a sintetizzare la tossina precedentemente prodotta dal Bacillus thuringiensis, essere immune all'azione degli insetti.

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

Naturalmente questi alimenti transgenici hanno generato qualche preoccupazione nella popolazione.

Tuttavia, in un rapporto pubblicato dall'Agenzia per l'ambiente degli Stati Uniti, è stato stabilito che questi alimenti, ad oggi, non hanno espresso alcun tipo di tossicità o danno, né nell'uomo né negli animali superiori.

Effetti degli insetti

I cristalli di B. thuringiensis Si dissolvono nell'intestino dell'insetto con pH elevato e le protoxine vengono rilasciate e altri enzimi e proteine. Pertanto le protoxine diventano tossine attive accoppiate alle molecole di ricezione specializzate delle cellule intestinali.

Tossina di b. thuringiensis Produce nella cessazione degli insetti di assunzione, paralisi dell'intestino, vomito, squilibri nell'escrezione, decomomomurimento 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 dipenderebbe piuttosto dall'azione dei batteri del ristorante che abitano l'intestino dell'insetto e che dopo l'azione della tossina di B. thuringiensis Sarebbero in grado di causare setticemia.

Tossina di B. thuringiensis Non influisce sui vertebrati, perché la digestione del cibo in quest'ultimo viene eseguita in mezzi acidi, dove la tossina non è attivata.

Mette in evidenza la sua elevata specificità negli insetti, particolarmente nota per Lepidoptera. È considerato innocuo per la maggior parte dell'Entomofauna e non ha azioni dannose sulle piante, cioè non è fitotossico.

Riferimenti

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