Bacillus thuringiensis là gì? Các công bố khoa học về Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis (B.t.) là vi khuẩn gram dương, nổi tiếng nhờ khả năng tạo tinh thể protein kiểm soát côn trùng gây hại. Khi côn trùng tiêu hóa tinh thể này, độc tố được kích hoạt, phá hủy tế bào ruột và gây chết. B.t. là thuốc trừ sâu sinh học quan trọng trong nông nghiệp, có lợi cho môi trường và giảm phụ thuộc hóa chất. Nó cũng dùng trong sản xuất cây trồng biến đổi gen. Tuy nhiên, cần quản lý để tránh kháng thuốc. Nghiên cứu tiếp tục khám phá thêm ứng dụng và cải thiện hiệu quả của B.t.
Bacillus thuringiensis: Tổng quan và Ứng dụng
Bacillus thuringiensis (B.t.) là một loài vi khuẩn gram dương thuộc chi Bacillus, được biết đến chủ yếu nhờ khả năng tạo ra các tinh thể protein có đặc tính kiểm soát côn trùng gây hại. Đây là một công cụ sinh học quan trọng trong ngành nông nghiệp và bảo vệ môi trường nhờ tính an toàn và hiệu quả.
Phân loại và Đặc điểm Sinh học
Bacillus thuringiensis thuộc nhóm vi khuẩn gram dương, hình que, có khả năng hình thành bào tử. Vi khuẩn này có khả năng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và tạo ra các tinh thể protein độc đối với nhiều loại côn trùng khác nhau. Những tinh thể này, khi được tiêu hóa bởi côn trùng, sẽ giải phóng các độc tố có khả năng làm tê liệt hệ tiêu hóa của chúng, dẫn đến cái chết.
Cơ chế Hoạt động
Khi côn trùng tiêu hóa tinh thể protein của Bacillus thuringiensis, các độc tố sẽ được kích hoạt và liên kết với thụ thể trên niêm mạc ruột của côn trùng. Quá trình này gây ra sự phá vỡ các tế bào ruột, dẫn đến tình trạng ngừng ăn và chết trong vòng vài giờ đến vài ngày.
Ứng dụng của Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thuốc trừ sâu sinh học nhờ tính chất đặc thù và an toàn cho môi trường. Nó phổ biến trong việc kiểm soát các loài côn trùng gây hại cho cây trồng như sâu bướm, bọ cánh cứng, và các loài ruồi. Ngoài ra, B.t. còn được ứng dụng trong việc sản xuất cây trồng biến đổi gen chịu sâu bệnh, như ngô B.t., chứa gen từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis để tạo ra độc tố chống côn trùng.
Lợi ích và Tác động Môi trường
Sử dụng Bacillus thuringiensis mang lại nhiều lợi ích lớn, bao gồm giảm thiểu sự phụ thuộc vào hóa chất tổng hợp, giảm nguy cơ phát triển kháng thuốc ở côn trùng, và an toàn cho con người cũng như động vật. Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi cũng cần được quản lý và giám sát chặt chẽ để tránh sự xuất hiện của các loài côn trùng kháng vi khuẩn này.
Tương lai và Nghiên cứu
Tiềm năng sử dụng Bacillus thuringiensis trong tương lai rất lớn, với các nghiên cứu đang được tiến hành nhằm cải thiện hiệu quả của các sản phẩm hiện có và phát triển ứng dụng mới, bao gồm việc nhắm đến các loài côn trùng mục tiêu khác và cải thiện hiệu quả của các sản phẩm trên thị trường.
Với những đặc tính vượt trội, Bacillus thuringiensis không chỉ là một giải pháp sinh học hiệu quả trong nông nghiệp hiện đại, mà còn đóng góp tích cực cho một nền nông nghiệp bền vững và thân thiện với môi trường.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "bacillus thuringiensis":
Trong suốt thập kỷ qua, vi khuẩn diệt côn trùng Bacillus thuringiensis đã trở thành đối tượng được nghiên cứu sâu rộng. Những nỗ lực này đã đem lại nhiều dữ liệu đáng kể về mối quan hệ phức tạp giữa cấu trúc, cơ chế hoạt động và di truyền của các protein tinh thể diệt côn trùng của sinh vật này, và hình ảnh nhất quán về những mối quan hệ này bắt đầu được hình thành. Các nghiên cứu khác tập trung vào vai trò sinh thái của protein tinh thể B. thuringiensis, hiệu quả của chúng trong các bối cảnh nông nghiệp và thiên nhiên khác, và sự phát triển của các cơ chế kháng cự ở các loài dịch hại mục tiêu. Với nền tảng kiến thức này cùng với công cụ công nghệ sinh học hiện đại, các nhà nghiên cứu hiện đang báo cáo những kết quả đầy hứa hẹn trong việc tạo ra các độc tố và công thức hữu ích hơn, trong việc tạo ra cây trồng chuyển gen có khả năng diệt côn trùng, và trong việc xây dựng các chiến lược quản lý tích hợp để đảm bảo rằng các sản phẩm này được sử dụng với hiệu quả và lợi ích tối đa.
Các protein tinh thể của Bacillus thuringiensis đã được nghiên cứu rộng rãi do đặc tính diệt côn trùng của chúng và khả năng sản xuất tự nhiên cao. Việc xác định nhanh chóng các gen protein tinh thể mới, xuất phát từ nỗ lực tìm kiếm các protein có đặc tính diệt côn trùng mới, đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều chuỗi và hoạt tính đa dạng, không còn phù hợp với hệ thống danh pháp ban đầu được đề xuất vào năm 1989. Danh pháp protein tinh thể trừ sâu Cry và Cyt của Bacillus thuringiensis ban đầu dựa trên hoạt tính diệt côn trùng như là tiêu chí xếp hạng chính. Tuy nhiên, nhiều ngoại lệ với sắp xếp hệ thống này đã trở nên rõ ràng, khiến hệ thống danh pháp không nhất quán. Hơn nữa, danh pháp ban đầu, với bốn cấp bậc chính dựa trên hoạt tính cho 13 gen, không dự đoán được 73 chuỗi họ kiểu mẫu hiện tại, tạo thành nhiều hơn bốn nhóm phụ ban đầu. Một hệ thống danh pháp mới, dựa trên cụm phân cấp bằng cách sử dụng độ đồng nhất chuỗi amino acid, được đề xuất. Các chữ số La Mã đã được thay thế bằng các chữ số Ảrập ở hạng chính (ví dụ: Cry1Aa) để phù hợp hơn với số lượng lớn các chuỗi mới dự kiến. Trong đề xuất này, 133 protein tinh thể gồm 24 hạng chính được sắp xếp một cách hệ thống.
▪ Tóm tắt: Bacillus thuringiensis (Bt) là một nguồn protein diệt côn trùng quý giá, được sử dụng trong các công thức phun thông thường và trong các loại cây trồng chuyển gen. Đây là lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn nhất cho thuốc trừ sâu tổng hợp. Tuy nhiên, sự phát triển của sức đề kháng trong quần thể côn trùng là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với công nghệ này. Cho đến nay, chỉ có một loài côn trùng phát triển đáng kể khả năng kháng cự trên thực địa, nhưng các thí nghiệm chọn lọc trong phòng thí nghiệm đã cho thấy tiềm năng cao của các loài khác trong việc phát triển khả năng kháng cự Bt. Chúng tôi đã tổng hợp kiến thức hiện nay về các cơ chế sinh hóa và di truyền của sự kháng cự đối với sản phẩm Bt và các protein tinh thể diệt côn trùng. Việc hiểu biết về cơ sở sinh hóa và di truyền của sự kháng cự Bt có thể giúp thiết kế các chiến lược quản lý phù hợp nhằm trì hoãn hoặc giảm sự phát triển của khả năng kháng cự trong quần thể côn trùng.
Một gene diệtkhuẩn thực vật mới, vip3A(a), có sản phẩm gene thể hiện hoạt động chống lại ấu trùng côn trùng thuộc bộ cánh vẩy bao gồm sâu khoang (Agrotis ipsilon), sâu cuốn lá nhỏ (Spodoptera frugiperda), sâu cuốn lá lớn (Spodoptera exigua), sâu phao thuốc lá (Heliothis virescens), và sâu xám (Helicoverpa zea) đã được phân lập từ dòng Bacillus thuringiensis AB88. Các gene vip3A diệtkhuẩn tương đồng đã được phát hiện trong khoảng 15% các dòng Bacillus được phân tích. Trình tự của gene vip3A(b), đồng dạng của vip3A(a) được phân lập từ dòng B. thuringiensis AB424 cũng được báo cáo. Protein Vip3A(a) và (b) giúp E. coli có hoạt lực diệtkhuẩn chống lại ấu trùng côn trùng bộ cánh vẩy được đề cập bên trên. Trình tự gene dự đoán một protein có 791 axit amin (88,5 kDa) không chứa sự đồng dạng với các protein đã biết. Các protein diệtkhuẩn Vip3A được tiết ra mà không cần xử lý N-terminal. Khác với endotoxin 5 của B. thuringiensis, chỉ được biểu hiện trong giai đoạn hình thành bào tử, protein diệtkhuẩn Vip3A được biểu hiện trong giai đoạn phát triển thực vật bắt đầu từ pha logarithm trung bình và trong cả quá trình hình thành bào tử. Vip3A đại diện cho một nhóm protein mới có khả năng diệtkhuẩn đối với ấu trùng côn trùng thuộc bộ cánh vẩy.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10