باسیلوس تورینجنسیس عامل مبارزه میکروبی با آفات

چکیده

مقاله پیش رو به عوامل کنترل میکروبی آفات (MCPAs) بر اساس Bacillus thuringiensis (Bt) می پردازد. همچنین این باکتری یک منبع کلیدی از ژن ها برای بیان تراریختگی و ایجاد مقاومت در برابر آفات در گیاهان و میکروارگانیسم ها به عنوان عوامل کنترل آفات در ارگانیسم های به اصطلاح اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) است.

Bt یک باکتری بی هوازی اختیاری و گرم مثبت است که ساختارهای پروتئینی مشخصی را در مجاورت آندوسپور تشکیل می‌دهد. از نظر ژنتیکی bt ازBacillus cereus) BC) قابل تشخیص نیست ، به جز توانایی Bt در تولید اجزاء کریستالی پاراسپورال ، که برای برخی از بی مهرگان ، به ویژه گونه های لارو حشرات متعلق به راسته حشرات Coleoptera یا سخت بال پوشان، Diptera یا دو بالان و Lepidoptera یا پروانه سانان سمی است. کریستال ها بسته به ترکیب کریستال های حشره کش( ICP) آنها دارای اشکال مختلفی (دو هرمی ، مکعبی ، لوزی مسطح ، کروی یا مرکب با دو نوع کریستال) هستند. همبستگی نسبی بین مورفولوژی کریستال، ترکیب ICP و فعالیت زیستی علیه حشرات هدف ایجاد شده است.

 

نحوه عملکرد بر روی حشرات هدف

نحوه عملکرد Bt توسط Schnepf و همکاران (1998) بررسی شده است و می‌توان آن را در مراحل زیر خلاصه کرد: 1) بلع Bt و ICP اسپورول شده توسط لارو حشره. 2) انحلال ICP کریستالی در روده میانی; 3) فعال سازی ICP توسط پروتئازها؛ 4) اتصال ICP فعال به گیرنده های خاص در غشای سلولی روده میانی; 5) قرار دادن سم در غشای سلولی و تشکیل منافذ و کانال ها در غشای سلولی روده و به دنبال آن تخریب سلول های اپیتلیال (Cooksey، 1971; نوریس 1971; سریع، 1981; Huber & Lüthy, 1981; Lüthy & Ebersold, 1981; Smedley & Ellar, 1996); و 6) جوانه زنی اسپور Bt و سپتی سمی ممکن است مرگ و میر را افزایش دهد.

فعالیت زیستی اختصاصی Bt تحت سلطه ICP ها است که توسط ژن ها کدگذاری می‌شوند و علیه گونه های حساس در راسته حشرات Coleoptera، Diptera و Lepidoptera فعال هستند. فعالیت های خاص Bt در برابر سایر راسته های حشرات (Hymenoptera، Homoptera، Dictyoptera، Mallophaga) و نماتدها (Strongylida، Tylenchida)، کنه ها (Acari)، کرم های مسطح (Digenea) و تک یاخته ها (Diplomonadida) شرح داده شده است (Feitelson، 1993; Zukowski, 1995). ICP باید بلعیده شود تا در برابر هدف موثر باشد (Visser et al., 1993).

 

زیستگاه ها

بسیاری از زیرگونه های مختلف Bt از حشرات مرده یا در حال مرگ بیشتر از راسته های Coleoptera، Diptera و Lepidoptera جدا شده اند، اما بسیاری از زیرگونه ها نیز از خاک، سطح برگ و سایر زیستگاه ها جدا شده اند. لاشه حشرات مرده اغلب حاوی مقادیر زیادی هاگ و ICP است که ممکن است وارد محیط شود. زیرگونه های Bt فعال کلئوپتران و لپیدوپتران فعال در درجه اول با خاک و فیلوپلین (سطح برگ) مرتبط هستند، در حالی که زیرگونه Bt فعال دیپتران معمولا در محیط های آبی یافت می‌شوند. در محیط، هاگ ها باقی می‌مانند و رشد رویشی ممکن است زمانی رخ دهد که شرایط مساعد باشد و مواد مغذی در دسترس باشد.

 

ترکیب های تجاری، تولید و کاربرد

ترکیب های Bt معمولی که از سویه های Bt طبیعی است، تقریبا 90 درصد از بازار جهانی عامل کنترل میکروبی آفات(MPCA)را تشکیل می‌دهند. اکثر محصولات Bt حاوی ICP و اسپورهای زنده هستند، اما در برخی از محصولات هاگ ها غیرفعال هستند. هر ساله حدود 13000 تن با استفاده از فناوری تخمیر هوازی تولید می‌شود. محصولات معمولی Bt در درجه اول علیه آفات لپیدوپترا در محصولات کشاورزی و جنگلداری هدف قرار گرفته اند. با این حال، در سال های اخیر، سویه های Bt فعال علیه آفات کلئوپترا نیز به بازار عرضه شده اند. سویه های Bti فعال علیه ناقلین دیپتران بیماری های انگلی و ویروسی در برنامه های بهداشت عمومی استفاده می‌شوند. فرمولاسیون تجاری ممکن است به عنوان حشره کش برای پوشش های گیاهی، خاک، محیط های آبی یا تأسیسات ذخیره سازی مواد غذایی استفاده شود. پس از کاربرد یک زیرگونه Bt در یک اکوسیستم، سلول ها و هاگ های رویشی ممکن است در غلظت های کاهشی تدریجی برای هفته ها، ماه ها یا سال ها به عنوان جزئی از میکرو فلور طبیعی باقی بمانند. با این حال، ICP ها در عرض چند ساعت یا چند روز از نظر بیولوژیکی غیرفعال می‌شوند.

 

اثرات Bt بر ارگانیسم های غیر هدف

مطالعات متعدد بر روی پستانداران، به ویژه آنهایی که روی حیوانات آزمایشگاهی انجام شده اند، عفونت و سمیت احتمالی فرآورده های مختلف Bt را که شامل ICP ها، سلول های رویشی و هاگ ها می‌شود، را مورد ارزیابی قرار داده است. ICPها، هاگ ها و سلول های رویشی زیرگونه Bt که برای موارد مختلف تجویز می‌شدند، عمدتا برای گونه های مختلف جانوری مورد آزمایش، غیر بیماری زا و غیر سمی بودند. نشان داده شد که سلول های رویشی و یا اسپورهای Bt هفته ها بدون ایجاد اثرات منفی باقی می‌مانند. Bt بر پرندگان، ماهی ها یا بسیاری دیگر از مهره داران آبزی غیر هدف که در تعداد زیادی از مطالعات آزمایشگاهی و میدانی آزمایش شده اند، تاثیر منفی نداشت. گونه های نسبتا کمی از بی مهرگان آبزی در شرایط آزمایشگاهی یا مزرعه ای به Bt حساس هستند . Bt بر کرم های خاکی تأثیر منفی نمی‌گذارد. به طور کلی نشان داده شده است که زیرگونه های Bt در فعالیت حشره کشی خود برای Coleoptera، Diptera و Lepidoptera بسیار خاص هستند و سمیت مستقیم کمی را برای بندپایان غیر هدف نشان داده اند.

 

اثرات Bt بر انسان

کاربرد میدانی محصولات Bt می‌تواند منجر به مواجهه قابل توجه کارگران با آئروسل شود. مصارف کشاورزی Bt می‌تواند منجر به آلودگی آب آشامیدنی و مواد غذایی شود. به استثنای گزارش های موردی در مورد تحریک چشم و پوست، هیچ اثر نامطلوبی بر سلامتی پس از مواجهه شغلی با محصولات Bt ثبت نشده است. داوطلبان انسانی مقادیر زیادی از فرمولاسیون Bt را مصرف و استنشاق کردند، اما هیچ اثر نامطلوبی را تجربه نکردند. آنتی بادی های حساس به سلول های رویشی، هاگ ها و کمپلکس های کریستال اسپور در کارگرانی که محصولات Bt را سمپاشی می‌کنند، نشان داده شده است. با این حال، هیچ عارضه جانبی گزارش نشد.

 

نتایج

محصولات Bt به دلیل نحوه عملکرد خاص خود، بعید است که خطری برای انسان یا سایر مهره داران یا اکثریت قریب به اتفاق بی مهرگان غیرهدف ایجاد کنند، مشروط بر اینکه عاری از میکروارگانیسم های غیر از Bt و محصولات فعال بیولوژیکی غیر از ICP باشند. محصولات Bt را می‌توان با خیال راحت برای کنترل آفات محصولات کشاورزی و باغی و همچنین جنگل ها استفاده کرد. همچنین برای استفاده در محیط های آبی از جمله مخازن آب آشامیدنی برای کنترل لارو پشه، مگس سیاه و حشرات مزاحم بی خطر هستند.

گردآورنده: مهندس پویان کاوسی