Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis
Споры и бипирамидальные кристаллы Bacillus thuringiensis morrisoni штамма T08025
Научная классификация
Домен:  Бактерии Тип:  Фирмикуты Класс:  Бациллы Порядок:  Bacillales Семейство:  Bacillaceae Род:  Бациллы Вид:  Bacillus thuringiensis
Международное научное название
Bacillus thuringiensis Berliner, 1915
Поиск изображений на Викискладе NCBI   1428 EOL   975750

Bacillus thuringiensis — грамположительная, спорообразующая почвенная бактерия. Клетки и специфический кристаллический белковый δ-эндотоксин проявляют инсектицидное действие по отношению к гусеницам многих представителей насекомых отрядов Чешуекрылые и Жёсткокрылые, личинкам москитов, мошек, нематод^[1]. Используется в биозащите растений, при помощи гена эндотоксина (Cry-токсина) осуществлена трансформация растений и получены ГМ растения, устойчивые к поеданию вредителями. Характерной морфологической особенностью является наличие кристаллов токсинов в цитоплазме, окрашиваемых красителем анилиновым чёрным.

Биологические свойства

Хемоорганогетеротроф, факультативный анаэроб. Представляет собой крупную (5 х 1 мкм) палочковидную бактерию. Подвижны, образуют термоустойчивую спору, расположенную субтерминально. В центре клетки располагается кристалл токсина, прокрашивающийся красителем анилиновым чёрным (систематический признак)^[2].

Геном

Геном Bacillus thuringiensis штамма Al Hakam представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 5257091 п.н., содержащей 4883 гена, из которых 4736 кодируют белки^[3]. Также в геноме Bacillus thuringiensis штамма Al Hakam присутствует плазмида pALH1, также представленная кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 55939 п.н., содержащей 62 гена, из которых 62 кодируют белки^[4]

Патогенез

Кристалл токсина представляет собой агрегат, состоящий из высокомолекулярного белка (130—140 кДа). Является протоксином, необходима предварительная активация, практически нерастворим в воде (растворяется лишь в среднем кишечнике чувствительных видов насекомых при pH около 9.5) и является безопасным для всех позвоночных (включая человека) и большинства насекомых^[5], проявляя высокую специфичность по отношению к насекомому—хозяину. После растворения в кишечнике подвергается расщеплению протеазами с образованием активного δ-токсина с молекулярной массой 60 кДа. Активный токсин прикрепляется к мембранам эпителия среднего кишечника насекомых, вызывая уравнивание концентраций ионов снаружи и внутри клеток, что приводит к нарушению работы пищеварительной системы личинки, постепенно вызывая голодную смерть. Понижения рН кишечника личинок необходимо B. thuringiensis для создания благоприятных условий для своего развития и размножения в теле хозяина^[6].(См. Cry-токсины)

Применение

Бактерии и их очищенные энтомоцидные кристаллические токсины нашли применение в биозащите растений ^[7] ввиду их высокой специфичности по отношению к насекомым—вредителям, отсутствием к ним привыкания, низкой опасности ввиду отсутствия биологических эффектов для позвоночных и насекомых, не специфичных по отношению к данному токсину, высокой технологичности. Разработаны ГМ растения, несущие cry-гены и соответственно продуцирующие cry-токсины, обладающие высокой устойчивостью к насекомым-вредителям.

Примечания

1. ↑ Wei J.-Z., Hale K., Carta L., Platzner E., Wong C., Fang S.-C., Aroian R.V. Bacillus thuringiensis crystal proteins that target nematode// PNAS.- 2003.- Vol. 100, #5.- P. 2760—2765.
2. ↑ Bergey’s manual of determinative … — Google Books
3. ↑ uid=20091 Genome Result
4. ↑ uid=20089 Genome Result
5. ↑ EXTOXNET PIP — BACILLUS THURINGIENSIS
6. ↑ Bravo, A., Gill, S. S., and Soberón, M. (2007) Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. Toxicon. 49: 423—435
7. ↑ (жр) Аэробные спорообразующие бактерии. Род бациллус (Bacillus) — Zbio

Ссылки

• Bacillus thuringiensis
• Bacillus thuringiensis Sharing Its Natural Talent With Crops
• Bt (Bacillus thuringiensis) The Natural Insecticide
• Bacillus thuringiensis