蘇雲金芽孢桿菌

 
蘇雲金芽孢桿菌
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科學分類
域: 細菌域 Bacteria
門: 厚壁菌門 Firmicutes
綱: 芽孢桿菌綱 Bacilli
目: 芽孢桿菌目 Bacillales
科: 芽孢桿菌科 Bacillaceae
屬: 芽孢桿菌屬 Bacillus
種: 蘇雲金芽孢桿菌 B. thuringiensis
二名法
Bacillus thuringiensis
Berliner 1915
模式株
ATCC 10792 = CCUG 7429 = CIP 53.137 = DSM 2046 = HAMBI 478 = JCM 20386 = LMG 7138 = NCAIM B.01292 = NCCB 70008 = NRRL HD-735 = VKM B-1544

蘇雲金芽孢桿菌(學名:Bacillus thuringiensis,專著中簡稱為Bt),又稱蘇力菌,是革蘭氏陽性的,芽孢桿菌屬陸生習性的細菌。另外, 蘇雲金芽孢桿菌可寄生在一些蛾類和蝶類的幼蟲上,甚至是植物表面。

蘇雲金芽孢桿菌由日本細菌學家石渡繁胤和德國科學家恩斯特·貝爾林納(Ernst Berliner)分別在1901年和1911年獨立發現。貝爾林納是從患有叫做Schlaffsucht的疾病的地中海粉蛾幼蟲中發現該菌,並用發現地德國圖林根(拉丁語Thuringia)命名。蘇雲金芽孢桿菌與蠟樣芽孢桿菌炭疽桿菌同屬芽孢桿菌屬,三種微生物的區別在於質粒的不同。與同屬的其他成員一樣,這三種桿菌需氧且可產生內孢子。

蘇雲金芽孢桿菌分泌出的由cry基因編碼的,有殺蟲活性的δ-毒素(或被稱為殺蟲晶體蛋白[ICP])的蛋白結晶構成了內孢子。Cry蛋白對鱗翅目(如蛾與蝶)、雙翅目(如蒼蠅、蚊子)和鞘翅目(甲蟲)有很大殺傷力。因此,可將蘇雲金芽孢桿菌發酵生產製成高效生物殺蟲劑,或用cry基因製成防蟲害的轉基因產品。

害蟲防治

蘇雲金芽孢桿菌的伴孢晶體蛋白生產出的殺蟲劑,由於其窄譜殺蟲活性,被廣泛認為是環境友好的殺蟲劑,對人體、野生生物、傳粉昆蟲和其它多數益蟲幾乎無害。比利時植物遺傳系統公司在1985年首次報導開發出含cry基因的轉基因菸草。1990年,中國農科院與江蘇省農科院合作,成功地將蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白基因導入大面積推廣的棉花品種中,證明已獲得轉基因抗棉鈴蟲棉植株。

蘇雲金芽孢桿菌殺蟲製劑常被用作液體噴射在作物上,藥物必須被害蟲食用才能發揮效用。溶液化的毒素在幼蟲易受影響的中腸細胞膜上形成孔洞,導致害蟲患敗血病死亡。最新的研究表明,蘇雲金芽孢桿菌必須在幼蟲的中腸細菌存在下才能進行殺蟲活動。

蘇雲金芽孢桿菌的以色列亞種廣泛用於殺滅孑孓(蚊幼蟲),該方法是蚊蟲防治中的重要的環境友好方案。

遺傳工程

用途

2000年,蘇雲金芽孢桿菌基因改造作物種植面積超過115,000 km²,占世界轉基因作物耕種面積的19%,蘇菌改造作物有可能取代33%的農藥銷售站。現在,每年有超過31,000 km²的蘇菌改造作物取代傳統的化學農藥施用作物。

安全性

根據綠色和平組織歐洲分部的最新研究,蘇菌毒素對小鼠肝臟可能有輕微損害。[1]

問題所在

蘇菌基因的表達會發生變化。若溫度不理想,可能降低毒素產生,使植物易受侵蝕。更加嚴重地,毒素減少的晚季植物已被證明,會形成啟動子的DNA甲基化。

毒素的持續使用會使普通害蟲演化為抗性蟲。已知小菜蛾對蘇菌毒素的噴霧形式已有抗性。另一種可能的危險,如,轉基因玉米與變異野草雜交,蘇菌基因的抗性即由可能因食物鏈來到食草動物群落中。

[2]


蜂群衰竭失調也可能跟蘇菌轉基因作物有關。

參考

  1. ^ V.V. Mackedonski & N. Nikolaev & K. Šebesta & A.A. Hadjiolov. Inhibition of ribonucleic acid biosynthesis in mice liver by the exotoxin of Bacillus thuringiensis (abstract). J. Am. Chem. Soc. 1972, 272 (1): 56. doi:10.1016/0005-2787(72)90033-0. 
  2. ^ https://www.youtube.com/watch?v=N6_DbVdVo-k