مقدمه
Bacillus thuringiensis یک باکتری بیماری‌زا در
حشرات است که عنصر فعال برخی حشره کشها را تشکیل می‌دهد. این
باکتری گرم مثبت و خاکزی به عرض 1 و طول 4 - 3 میکرون با اسپور نیمه انتهایی و بیضی شکل می‌باشد. این باکتری همزمان با تشکیل اسپور در داخل اسپورانژیوم تولید بلورهایی را می‌کند. گونه B.thuringiensis متعلق به خانواده Bacillaceae می‌باشد.
مشخصات
این باکتری برای رشد به نور نیاز ندارد و از
سلسله Prokaryotes می‌باشد. این باکتری در بسیاری از محیطهای کشت ساده آزمایشگاهی مانند محلول آبگوشت (Nutrient broth) در شرایط هوازی و در دمای بین 15 تا 40 درجه سانتیگراد به راحتی رشد می‌کند.
انواع سمهای این باکتری
- آلفا اگزو توکسین: این سم علاوه بر حشرات برای موش و دیگر مهره‌داران ، سمی می‌باشد.
- بتا اگزوتوکسین: در برخی نژادهای این باکتری تولید شده و بر روی پستانداران عوارض عمده‌ای دارد.
- گاما اگزو توکسین: این توکسین برای حشرات سمی نمی‌باشد.
- دلتا اندو توکسین (Delta-endotoxin): در مرحله مرگ باکتری و تشکیل اسپور تشکیل می‌شود.
توکسینهای آلفا اگزوتوکسین و بتا اگزوتوکسین علاوه بر حشرات ، برای پستانداران مضر بوده و در نتیجه ، امروزه از زیر گونه‌های Bacillus thuringiensis که این دو توکسین را تولید می‌کنند، استفاده نمی‌شود. سومین توکسین نیز به دلیل عدم سمیت برای حشرات استفاده نمی‌شود. امروزه در فراورده‌های تجاری B.tاز استرین‌هایی از باکتری ، که دلتا اندو توکسین تولید می‌نمایند، استفاده می‌شود.
راههای استفاده از B.t
تولید سموم میکروبی حشره‌کش
فرآورده‌های تجاری B.t به عنوان حشره‌کش میکروبی به صورت گرد یا پودرهای قابل تعلیق در آب ارائه می‌شود و امروزه جزء پرمصرف‌ترین عوامل کنترل میکروبی حشرات بشمار می‌آید.
تولید گیاهان B.t
این گیاهان حاوی ژن تولید کننده توکسین که از باکتری Bacillus thuringiensis بدست آمده است، می‌باشد. این گیاهان خود قادر به تولید سم بوده و آفات حشره‌ای را که از این گیاهان تغذیه کنند، از بین می‌روند.
ساختار و چگونگی تاثیر پروتئینهای حشره‌کش B.t
روده میانی عده‌ای از لاروهای حشرات ، مانند
بال پولک‌داران و برخی از
دو بالان و
قاب بالان ، دارای محیط قلیایی بسیار بالایی است. در این شرایط ، کریستالهای سمی حل شده و توکسین لازم بوسیله آنزیمهای تجزیه کننده پروتئین آزاد می‌شود و فرم فعال توکسین تولید می‌شود. مطالعات بلورشناسی این پروتئینها نشان می‌دهد که این پروتئین دارای سه ناحیه ویژه می‌باشد.
ناحیه I شامل هفت آلفا هلیکس که در فعل و انفعالات غشا و تشکیل منافذ نقش دارد، ناحیه II از یک ستون سه گوش شامل سه بتا شیت که در اتصال سم به سلولهای پوشش روده نقش دارد و ناحیه III شامل دو رشته آنتی پارالل بتا است که همانند ناحیه II در ثبات سم روی گیرنده و تنظیم کانال یونی نقش دارد. در روده حشر اتی که دارای شرایط قلیایی می‌باشند، سیگما اندو توکسین به فرم فعال خود یعنی دلتا اندو توکسین تبدیل شده و توسط ناحیه II به سطح سلولهای پوششی روده وصل شده و توسط ناحیه I باعث ایجاد منافذی در غشای سلول شده که موجب اختلال یونی بین خون و روده می‌شود.
گونه‌های آلوده شده می‌توانند دو نوع عکس‌العمل متفاوت نسبت به توکسین از خود نشان دهند. در اکثر موارد بعد از تغذیه ، فلج سریع دستگاه گوارش در مدت یک ساعت یا کمی بیش از آن اتفاق می‌افتد و در نتیجه حشره دچار مرگ می‌شود. بسیاری از حشرات تنها بوسیله اثر کریستال سمی از بین می‌روند، ولی در برخی موارد ، ترکیبی از اسپور و کریستال مورد نیاز است و این ترکیب همیشه در فرمولاسیون ماده تجارتی سم ارائه می‌شود.
تقسیم بندی پروتئینها براساس خصوصیات حشره‌کشی و توالی اسیدهای آمینه آنها
استرین‌های bacillus thuringiensis دو نوع توکسین تولید می‌نمایند. نوع اصلی ، توکسینهای کریستالین می‌باشد که بوسیله
ژنهای Cry کد می‌شود. نوع دوم توکسین Cyt یا سیتولیتیک می‌باشد که فعالیت توکسینهای Cry را تکمیل کرده و موجب بالا بردن تاثیر توکسین می‌شوند. بیش از 150توکسین Cry متفاوت تاکنون کلون شده است و برای سمیت روی گونه‌های حشرات مختلف آزمایش شده است. برای همسان سازی لیست در حال رشد توکسینها ، آنها را با یک کد چهار حرفی بر اساس توالی اسیدهای آمینه و خصوصیات حشره‌کشی آنها تقسیم‌بندی می‌نمایند.
مباحث مرتبط با عنوان
