Bacillus thuringiensis w zwalczaniu owadów

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Bacillus thuringiensis w zwalczaniu owadów"

Marian Ciesielski
8 lat temu
Przeglądów:

1 Bacillus thuringiensis w zwalczaniu owadów Izabela Święcicka Zakład Mikrobiologii Uniwersytet w Białymstoku

2 Chemiczne środki owadobójcze Time, 30 czerwiec 1947

3 Wpływ insektycydów na zdrowie ludzi DDT neonikotynoidy nowotwór mózgu, wątroby, trzustki białaczka?? cukrzyca? obniżenie zdolności reprodukcyjnych zmiany w metabolizmie wapnia?? zmiany w układzie dokrewnym? dysfunkcje neurofizjologiczne i? Beard, J Sci. Total Environ. 355: Karalliedde, L.D. i wsp Food Chem. Toxicol. 41: 1-13.

obniżenie zdolności reprodukcyjnych zmiany w metabolizmie wapnia?

4 Biologiczne środki owadobójcze Bacillus thuringiensis gramdodatnie, tlenowe bakterie przetrwalnikujące polimorficzne saprofity występują wzróżnicowanych środowiskach x kryształy parasporalne z -endotoksyną Cry1Ab21 ~ 500 toksyn Cry ( kda) efektywne i selektywne wobec niektórych gatunków owadów Święcicka, I., Bideshi, D.K., Federici, B.A Appl. Environ. Microbiol. 74:

kryształy parasporalne z -endotoksyną Cry1Ab21 ~ 500 toksyn Cry (50 144 kda) efektywne i selektywne

5 Biologiczne środki owadobójcze protoksyna Cry endospora 1 Larwa pobiera kryształy Cry i endospory wraz z pokarmem 2 Rozpuszczenie kryształów i aktywacja -endotoksyn aktywna toksyna Cry 3 Toksyny łączą się z receptorami 4 W jelicie tworzą się kanały jonowe 5 Śmierć larwy Święcicka, I. i wsp Med. Wet. 57:

aktywacja -endotoksyn aktywna toksyna Cry 3 Toksyny łączą się z receptorami 4 W

6 Badania Uniwersytetu w Białymstoku Polimorfizm izolatów z gleby, mleka oraz z przewodów pokarmowych zwierząt. Molekularne aspekty entomopatogenności nowych izolatów Środowiskowe izolaty Bacillus thuringiensis Interakcje B. thuringiensis z organizmami wyższymi

Molekularne aspekty entomopatogenności nowych izolatów

7 Polimorfizm środowiskowych izolatów B. thuringiensis z północno-wschodniej Polski Cel badań: Wyznaczenie struktury genetycznej populacji B. thuringiensis z różnych środowisk. d i k Oszacowanie poziomu zróżnicowania genów kodujących entomotoksyny (cry, vip) u polskich izolatów. Określenie enterotoksyczności wśród badanych szczepów ze środowisk naturalnych. Analiza przystosowań B. thuringiensis do wzrostu w niskich temperaturach.

8 Polimorfizm B.thuringiensis Struktura genetyczna polskich izolatów B. thuringiensis B. thuringiensis od ssaków dziko żyjących (n=103) kb 2200 M NotI A B C D E F G H I m PULSOTYPY DNA kb kb M 2200 AscI A B C D E F G H I m kb BPN BPN ŁPK ŁPK Święcicka, I., Mahillon, J Environ. Microbiol. 7:

2200 AscI A B C D E F G H I m kb 680 680 225 145.5 225 48.

9 Polimorfizm B.thuringiensis Zróżnicowanie genów cry wśród polskich izolatów B. thuringiensis Procent sz zczepów B. thurin ngiensis cry1 cry9 cry1+2 cry1+9 cry4 cry? Lepidoptera Diptera Święcicka, I., Mahillon, J Environ. Microbiol. 7:

10 Polimorfizm B.thuringiensis Korelacja pomiędzy występowaniem genów cry a profilem DNA Liczba sz zczepów B. thurin ngiensis cry1 cry9 cry1+2 cry1+9 cry4 cry1+4 cry niezdefiniowane A B C D E F G H I Typ PFGE B. thuringiensis Święcicka, I., Mahillon, J Environ. Microbiol. 7:

11 Polimorfizm B.thuringiensis 1. Populacja B. thuringiensis z północno-wschodniej Polski ma charakter wieloklonalny. Istnienie stabilnych klonów B. thuringiensis wskazuje, iż w środowisku u bakterii tego gatunku rzadko zachodzą procesy modyfikujące strukturę chromosomu. 2. W komórkach B. thuringiensis ma miejsce horyzontalny transfer genów -endotoksyn, za czym przemawia polimorfizm genów cry u izolatów o identycznym profilu chromosomu. 3. Wśród B. thuringiensis z północno-wschodniej Polski przeważają izolaty potencjalnie toksyczne dla larw motyli. Kontynuacja badań: Grant MNiSW N N ( ) Tytuł: Struktura genetyczna oraz transfer genów w wybranych populacjach Bacillus cereus sensu lato z północno-wschodniej Polski.

thuringiensis ma miejsce horyzontalny transfer genów -endotoksyn, za czym przemawia polimorfizm genów cry u izolatów o identycznym profilu chromosomu. 3. Wśród B.

12 Cel badań: Właściwości entomopatogenne B. thuringiensis podgat. thuringiensis IS5056 Oszacowanie entomopatogenności B. thuringiensis IS5056. Analiza molekularnych aspektów aktywności owadobójczej izolatu IS5056.

13 B. thuringiensis IS5056 SDS-PAGE 2 m kda M IS5056 HD1 ~130 kda 65.0 MALDI-TOF-MS (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) x Sekwencje peptydów: IEDPQDLEIYLIR GNLEFLEEK VDALFVNS NLEFLEEE x -endotoksyna Cry1Ab21 Święcicka, I., Bideshi, D.K., Federici, B.A Appl. Environ. Microbiol.74:

x Sekwencje peptydów: IEDPQDLEIYLIR GNLEFLEEK VDALFVNS NLEFLEEE 10 000x -endotoksyna

14 B. thuringiensis IS5056 Wpływ IS5056 na larwy Trichoplusia ni LC 50 i LC 90 -endotoksyny Cry1Ab21 dla larw Trichoplusia ni Cry1Ab endos spory ( g/ml) LC 50 LC 90 Etapy rozwoju larwalnego: - drugi - czwarty Święcicka, I., Bideshi, D.K., Federici, B.A Appl. Environ. Microbiol.74:

15 B. thuringiensis IS5056 Profil plazmidowy Hybrydyzacja typu Southern z sondą ą cry1a kb sc 12 IS5056 HD-1 IS5056 HD-1 kb 75 kb M bp sc sc Święcicka, I., Bideshi, D.K., Federici, B.A Appl. Environ. Microbiol.74:

50 75 sc sc 21226 14.6 5148 8.2 7.4 5.2 2027 2.0 1375 947 Święcicka, I.

16 B. thuringiensis IS B. thuringiensis podgat. thuringiensis IS5056 syntetyzuje duże inkluzje o nietypowym sześciennym kształcie z nowo opisaną -endotoksyną Cry1Ab21, aktywną przeciw larwom Trichoplusia ni. 2. Populacje B. thuringiensis ze środowisk naturalnych stanowią rezerwuar szczepów o potencjalnym wykorzystaniu w biologicznej kontroli owadów. Kontynuacja badań: Grant MNiSW N N ( ) Tytuł: Wybrane plazmidy entomopatogennego szczepu Bacillus thuringiensis IS5056 stworzenie podstaw pod produkcję bioinsektycydów.

przeciw larwom Trichoplusia ni. 2. Populacje B.

17 Cel badań: B. thuringiensis w środowisku naturalnym Określenie typu zależności pomiędzy ę B. thuringiensis,, a organizmami w którym te bakterie bytują. Wyznaczenie miejsca cyklu życiowego B. thuringiensis w środowisku naturalnym.

18 B. thuringiensis w środowisku naturalnym germinacja? endospory komórki ki wegetatywne drobne ssaki? lądowe skorupiaki? wrażliwe owady? sporulacja cykl życiowy B. thuringiensis

19 B. thuringiensis w środowisku naturalnym GRYZONIE Białystok nornica ruda nornik północny OWADOŻERNE km Łomżyński Park Krajobrazowy Doliny Narwi (2000 r.) Biebrzański Park Narodowy (1996 r.) ryjówka aksamitna ryjówka malutka

km Łomżyński Park Krajobrazowy Doliny Narwi (2000 r.

20 B. thuringiensis w środowisku naturalnym Procent zwierząt z B. thuringiensis Łomżyński Park Krajobrazowy Doliny Narwi Biebrzński Park Narodowy gryzonie 16 owadożerne 17 gryzonie 11 owadożerne 17 Święcicka, I., De Vos, P J. Appl. Microbiol. 94: Święcicka, I., Fiedoruk, K., Bednarz, G Lett. Appl. Microbiol. 34:

gryzonie 16 owadożerne 17 gryzonie 11 owadożerne 17 Święcicka, I., De Vos, P. 2003.

21 B. thuringiensis w środowisku naturalnym B. thuringiensis w przewodzie pokarmowym prosionka szorstkiego Porcellio scaber okres karmienia i endosporami dni mieszanina endospor z glebą 80 prosionków zakończenie karmienia dezynfekcja nowa gleba izolacja bakterii na podłożach z antybiotykami - mutacja spontaniczna Nal R - transformacja z zrekombinowanym plazmidem: Tet R -Kan R -GFP

22 B. thuringiensis w środowisku naturalnym kterii Liczba ba 10 5 całkowita liczba 10 4 bakterii liczba komórek 10 3 wegetatywnych Czas (dni) Przeżywalność B. thuringiensis w przewodzie pokarmowym prosionka szorstkiego. Święcicka, I., Mahillon, J FEMS Microbiol. Ecol. 56:

23 B. thuringiensis w środowisku naturalnym A B C Cykl życiowy B. thuringiensis IS5056 w przewodzie pokarmowym larw T. ni: A. komórki wegetatywne w 48 h od spożycia endospor z pożywieniem; B, C. sporulujące komórki w siódmym 400x 400x 1 000x dniu eksperymentu. Ilość endospor w pożywieniu (ml -1 ) - 1 x 10 4 Ilość endospor w organizmie zmarłej larwy x 10 7 Wzrost liczby endospor - 767X Święcicka, I., Bideshi, D.K., Federici, B.A Appl. Environ. Microbiol. 74:

24 B. thuringiensis w środowisku naturalnym proliferacja i sporulacja faza metabolicznej aktywności Komórki wegetatywne Endospory faza metabolicznego uśpienia germinacja przewód pokarmowy niewrażliwych owadów i lądowych skorupiaków jamie ciała ł wrażliwych owadów podczas patogenezy i po śmierci owada w glebie Święcicka, I Biocontrol Sci. Tech. 18:

25 Finansowanie badań Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Uniwersytet w Białymstoku Université catholique de Louvain, Belgia Fundacja Fulbrighta COST 862 Bacterial Toxins for Insect Control

26 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

Wydział Biologii Zakład Mikrobiologii

Wydział Biologii Zakład Mikrobiologii Prof. dr hab. Adam Kaznowski Poznań, 20.06.2016 r. Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Justyny Małgorzaty Drewnowskiej pt. Genetic structure of environmental Bacillus cereus sensu lato strains isolated from