6.5.2. Owadobójcze deltaendotoksyny Na przestrzeni ostatniego półwiecza zużycie chemicznych środków owadobójczych podwaja się co 10 lat. Stosuje się je do zwalczania szkodników upraw oraz owadów roznoszących rozmaite choroby. Jednakże poważną wadą tych substancji jest ich mała specyficzność w stosunku do żywych organizmów. Stąd, mogą powodować liczne zatrucia ludzi i zwierząt. Ponadto likwidują nie tylko szkodniki, ale również pożyteczne owady, w tym naturalnych wrogów danego szkodnika. Wiele z tych związków jest trudno biodegradowalnych i ich stężenie w wielu regionach niepokojąco rośnie, powodując zachwianie równowagi w naturalnych ekosystemach. Od 25 lat alternatywą dla stosowania owadobójczych substancji chemicznych stały się biopestycydy. Najlepiej poznanym i szeroko stosowanym biopestycydem są białka δ-endotoksyn otrzymywane z hodowli różnych odmian bakterii Bacillus thuringiensis (Bt). Ta pospolita bakteria glebowa najczęściej spotykana jest w pyle zbożowym zalegającym silosy i inne pomieszczenia służące do przechowywania zboża. Ustalono, że istnieją tysiące odmian B.thuringiensis. Każda odmiana w trakcie sporulacji produkuje własne unikalne kryształy insektycydowego białka, które są odkładane w komórkach poza przetrwalnikiem. Insektycydowa aktywność toksyn z każdej odmiany Bt różni się. Dlatego też, zespół Bt delta-endotokyn atakuje rozmaite gatunki z rzędów chrząszczy (Coleoptera), ciem i motyli (Lepidoptera) czy much i moskitów (Diptera). Niektóre Bt delta-toksyny wykazują skuteczność toksycznego działanie na równi z syntetycznymi pestycydami (np. organofosforowymi). W odróżnieniu od organofosforowych pestycydów, które wykazują działania ogólne, Bt toksyny są bardzo wąsko specyficzne; wykazują skuteczność jedynie w stosunku do pewnych szkodliwych insektów i tym samym są bezpieczne dla większości nieszkodliwych, a nawet pożytecznych insektów i innych zwierząt. Ponadto Bt toksyny są biodegradowalne i nie zaśmiecają środowiska. Poznano 34 podgatunki B.thuringiensis. Najbardziej wśród nich rozpowszechnione to: podgatunek kurstaki (przeciw Lepidoptera), israelensis (przeciw Diptera, głównie moskitom i czarnym muchom) i podgatunek tenebrionis (przeciw Leptinotarsa decemlineata, czyli stonce ziemniaczanej). Dwie główne grupy insektycydowych białkowych kryształów produkowanych przez odmiany tych bakterii zostały zidentyfikowane jako: Cyt (cytolizyny) i Cry (kryształy delta-endoksyn). W roku 1989 zdefiniowano cztery klasy genów Cry i dwie klasy genów Cyt. Toksyny CryI i CryII są aktywne przeciw ćmom i motylom, CryII i CryIV są przeciw muchom i moskitom a toksyna CryIII przeciw chrząszczom. Toksyny Cyt są aktywne w stosunku do much, moskitów oraz chrząszczy i ponadto przeciwko prawdziwym robakom (hemipterans) oraz karaluchom i termitom (dictyopterans). Toksyny CryIII są produkowane przez podgatunki
(…)
… chemiczne są przekształcane w związki nietoksyczne, które z kolei dalej są biodegradowane, mineralizowane lub asymilowane. 6.5.5.1. Biodegradacja n-alkanów o długości łańcucha C9-C44
Znane są trzy główne drogi biodegradacji n-alkanów o długości łańcucha C9-C44: mono- lub diterminalna oksydacja, subterminalna oksydacja oraz poprzez alkeny. Bakterie z rodzaju Bacillus aktywnie mogą uczestniczyć w monoterminalnej lub subterminalnej degradacji tych związków. Zwłaszcza ich rola w biodegradacji n-alkanów o długości łańcucha powyżej C16 (tj. parafin, będących ciałami stałymi) jest niezwykle istotna. Tylko nieliczne drobnoustroje mogą degradować te węglowodory, będące składnikami wielu kosmetyków, maści leczniczych, smarów, a także stosowanych w produkcji świec i do pokrywania papieru oraz w wielu innych produktach codziennego użytku.
Problem biodegradacji n-alkanów o długości łańcucha powyżej C16 polega na tym, że katabolizowane są one wewnątrzkomórkowo i stąd w znacznym stopniu ich rozkład zależy od dostępu do komórki mikroorganizmu. Bakterie Bacillus subtilis problem ten pokonują, wytwarzając bioemulgator -surfaktynę, ułatwiający wnikanie cząstek n-alkanu do komórek i to nie tylko własnych…
… roku. Od wiele lat, w formie aerozolu stosowany jest powszechnie przy uprawach roślin oraz do zwalczania owadów w leśnictwie. W latach 80-tych komercyjne zainteresowanie preparatami Bt bardzo szybko wzrosło, gdy okazało się, że wiele popularnych syntetycznych insektycydów staje się nieefektywnych z powodu wytworzenia się oporności insektów czy też nie nadaje się do użycia z powodu środowiskowych ograniczeń. Ponadto…
… przedstawiono w tabeli 6.5. Tabela 6. Różnorodne produkty o znaczeniu przemysłowym z bakterii Bacillus.
Produkt
Zastosowanie
Gatunek bakterii Bacillus
δ-Endotoksyny Biopestycydy, insektycydy
B .thuringiensis, B .sphaericus, B .popilliae, B .lentimorbus Nukleotydy purynowe Środki poprawiające smak żywności oraz medycyna
B. subtilis
Ryboflawina Witaminowy składnik zdrowej żywności
B. subtilis Kwas…
… Bacillus firmus i Bacillus sphaericus wykorzystując arylo-acyloamidazę są w stanie biodegradować wiele herbicydów i fungicydów o budowie opartej o anilidy i fenylokarbamidy (Rys. VI-33.). Rys.VI-33. Biodegradacja pestycydów anilidowych i fenylokarbamidowych przez Bacillus firmus lub Bacillus sphaericus
6.5.5.3. Biodegradacja innych związków
Bakterie z rodzaju Bacillus uczestniczą w biodegradacji…
…. Biodegradacja fenantrenu przez Bacillus sp. Z gleby wyizolowano Bacillus sp., który utylizuje fenantren, traktując go jako jedyne źródło węgla. Bakterie biodegradują także naftalen, bifenyl, antracen i kilka innych aromatycznych związków. Ustalono, że pośrednimi metabolitami degradacji są: kwas 1-hydroksy-2 naftalenowy, który dalej jest metabolizowany poprzez o-ftalan i dalej szlakiem ftalanowym poprzez kwas…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)