बेसिलस थुरिंगिनेसिस: विशेषताएं, आकृति विज्ञान, जीवन चक्र - जीवविज्ञान - 2025

बैसिलस थुरिंगिनेसिस एक जीवाणु है जो ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया के कुछ बड़े समूह से संबंधित है, कुछ रोगजनक और अन्य हानिरहित हैं। यह उन जीवाणुओं में से एक है जिनका कृषि में उपयोगी होने के कारण सबसे अधिक अध्ययन किया गया है।

यह उपयोगिता इस तथ्य में निहित है कि इस जीवाणु में अपने स्पोरुलेशन चरण के दौरान क्रिस्टल के उत्पादन की ख़ासियत होती है, जिसमें प्रोटीन होते हैं जो कुछ कीटों के लिए विषाक्त हो जाते हैं जो फसलों के लिए सही कीट होते हैं।

बी। थुरिंगिएन्सिस विष के क्रिस्टल। जिम बाकमैन द्वारा श्रेय दिया जाता है और मूल अपलोडर PRJohnston है। (w: en: Image: Bacillus thuringiensis.JPG), विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

बेसिलस थुरिंगिनेसिस की सबसे उत्कृष्ट विशेषताओं में इसकी उच्च विशिष्टता है, मनुष्य, पौधों और जानवरों के लिए इसकी हानिरहितता, साथ ही साथ इसकी न्यूनतम अवशिष्टता। इन विशेषताओं ने इसे फसलों के नुकसान वाले कीटों के उपचार और नियंत्रण के लिए सबसे अच्छे विकल्पों में से एक के रूप में स्थान देने की अनुमति दी।

इस जीवाणु का सफल उपयोग 1938 में स्पष्ट हुआ जब इसके बीजाणुओं के साथ निर्मित पहला कीटनाशक उभरा। तब से इतिहास लंबा रहा है और इसके माध्यम से बेसिलस थुरिंजेंसिस को कृषि कीटों को नियंत्रित करने के लिए सबसे अच्छे विकल्पों में से एक के रूप में पुष्टि की गई है।

वर्गीकरण

बेसिलस थुरिंजेंसिस का वर्गीकरण वर्गीकरण है:

डोमेन: बैक्टीरिया

फाइलम: फर्मिक्यूट्स

कक्षा: बेसिली

आदेश: बैसिलस

परिवार: बेसिलैसी

जीनस: बेसिलस

प्रजातियां: बेसिलस थुरिंगिनेसिस

आकृति विज्ञान

वे गोल सिरों वाले रॉड के आकार के बैक्टीरिया होते हैं। वे एक पेरीट्रिक फ्लैगेलेशन पैटर्न प्रस्तुत करते हैं, जिसमें फ्लैलेला पूरे सेल सतह पर वितरित होता है।

इसमें 1-1.2 माइक्रोन चौड़े 3-5 माइक्रोन के आयाम हैं। उनकी प्रायोगिक संस्कृतियों में, 3-8 मिमी के व्यास के साथ, नियमित किनारों और "ग्राउंड ग्लास" की उपस्थिति के साथ परिपत्र कॉलोनियां देखी जाती हैं।

जब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत मनाया जाता है, तो विशिष्ट लम्बी कोशिकाएं छोटी श्रृंखलाओं में एकजुट होती हैं।

जीवाणुओं की यह प्रजाति बीजाणुओं का निर्माण करती है जिनकी एक विशिष्ट दीर्घवृत्ताभ आकृति होती है और यह विकृति उत्पन्न किए बिना कोशिका के मध्य भाग में स्थित होते हैं।

सामान्य विशेषताएँ

पहले स्थान पर, बेसिलस थुरिंगिनेसिस एक ग्राम पॉजिटिव जीवाणु है, जिसका अर्थ है कि जब ग्राम धुंधला प्रक्रिया के अधीन होता है तो यह एक बैंगनी रंग का अधिग्रहण करता है।

इसी तरह, यह एक जीवाणु है जो विभिन्न वातावरणों को उपनिवेशित करने की अपनी क्षमता की विशेषता है। सभी प्रकार की मिट्टी पर इसे अलग करना संभव हो गया है। इसका एक विस्तृत भौगोलिक वितरण है, जो अंटार्कटिका में भी पाया गया है, जो ग्रह पर सबसे शत्रुतापूर्ण वातावरण में से एक है।

इसमें एक सक्रिय चयापचय होता है, जो ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, राइबोज, माल्टोज और थैलेहोज जैसे कार्बोहाइड्रेट को किण्वित करने में सक्षम होता है। यह स्टार्च, जिलेटिन, ग्लाइकोजन और एन-एसिटाइल-ग्लूकोसमाइन को भी हाइड्रोलाइज कर सकता है।

एक ही नस में, बैसिलस थुरिंगिनेसिस सकारात्मक उत्प्रेरक है, जो पानी और ऑक्सीजन में हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित करने में सक्षम है।

जब यह एक रक्त अगर माध्यम में सुसंस्कृत किया गया है, तो बीटा हेमोलिसिस का एक पैटर्न देखा गया है, जिसका अर्थ है कि यह जीवाणु एरिथ्रोसाइट्स को पूरी तरह से नष्ट करने में सक्षम है।

वृद्धि के लिए इसकी पर्यावरणीय आवश्यकताओं के संबंध में, इसे 10 से लेकर 15 डिग्री सेल्सियस से 40 -45 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान की आवश्यकता होती है। इसी तरह, इसका इष्टतम पीएच 5.7 और 7 के बीच है।

बैसिलस थुरिंगिएन्सिस एक सख्त एरोबिक जीवाणु है। यह पर्याप्त ऑक्सीजन की उपलब्धता वाले वातावरण में होना चाहिए।

बैसिलस थुरिंगिनेसिस की विशिष्ट विशेषता यह है कि स्पोरुलेशन प्रक्रिया के दौरान, यह एक प्रोटीन से बना क्रिस्टल बनाता है जिसे डेल्टा टॉक्सिन के रूप में जाना जाता है। इन दो समूहों के भीतर पहचाना गया है: क्राई और साइट।

यह विष कुछ प्रकार की फसलों के लिए सही कीटों की मौत का कारण बन सकता है।

जीवन चक्र

बी। थुरिंगिएन्सिस में दो चरणों के साथ एक जीवन चक्र होता है: उनमें से एक वनस्पति विकास की विशेषता है, दूसरा स्पोरुलेशन द्वारा। उनमें से पहला विकास के लिए अनुकूल परिस्थितियों में होता है, जैसे पोषक तत्वों से भरपूर वातावरण, दूसरा प्रतिकूल परिस्थितियों में, खाद्य पदार्थों की कमी के साथ।

कीटों के लार्वा जैसे कि तितलियों, बीट्लस या मक्खियों, दूसरों के बीच, जब पत्तियों, फलों या पौधे के अन्य भागों पर खिलाते हैं, तो जीवाणु बी।

कीट के पाचन तंत्र में, इसकी क्षारीय विशेषताओं के कारण, जीवाणु के क्रिस्टलीय प्रोटीन को भंग और सक्रिय किया जाता है। प्रोटीन कीट के आंतों की कोशिकाओं पर एक रिसेप्टर को बांधता है, जिससे एक छिद्र बनता है जो इलेक्ट्रोलाइट संतुलन को प्रभावित करता है, जिससे कीट की मृत्यु हो जाती है।

इस प्रकार, जीवाणु अपने खिलाने, गुणा करने और नए बीजाणुओं के गठन के लिए मृत कीट के ऊतकों का उपयोग करता है जो नए मेजबानों को संक्रमित करेगा।

टोक्सिन

बी। थुरिंगिएन्सिस द्वारा निर्मित विषाक्त पदार्थों में अकशेरुकी में अत्यधिक विशिष्ट क्रिया होती है और यह कशेरुक में हानिरहित होती हैं। बी। थुरिंगेंसिस के पैरास्पोरल समावेश में विविध और सहक्रियात्मक गतिविधि के साथ विविध प्रोटीन होते हैं।

बी थुरिंगिएनिसिस में कई विषाणुजनित कारक होते हैं, जिनमें डेल्टा एंडोटॉक्सिंस क्राई और साइट के अलावा, कुछ अल्फा और बीटा एक्सोटॉक्सिन, चिटिनासेस, एंटरोटॉक्सिन, फॉस्फोलिपेस और हेमोसिन शामिल हैं, जो एक एंटोमोपैथोजेन के रूप में इसकी दक्षता को बढ़ाते हैं।

बी। थुरिंगिनेसिस के जहरीले प्रोटीन क्रिस्टल को माइक्रोबियल क्रिया द्वारा मिट्टी में गिराया जाता है और सौर विकिरण की घटना से इसका क्षरण हो सकता है।

कीट नियंत्रण में उपयोग

फसलों के संरक्षण में 50 से अधिक वर्षों के लिए बेसिलस थुरिंगिनेसिस की एंटोमोपैथोजेनिक क्षमता का अत्यधिक दोहन किया गया है।

जैव प्रौद्योगिकी के विकास और इसमें प्रगति के लिए धन्यवाद, दो मुख्य मार्गों के माध्यम से इस विषाक्त प्रभाव का उपयोग करना संभव हो गया है: कीटनाशकों का उत्पादन जो सीधे फसलों पर उपयोग किया जाता है और ट्रांसजेनिक खाद्य पदार्थों का निर्माण।

विष की क्रिया का तंत्र

कीट नियंत्रण में इस जीवाणु के महत्व को समझने के लिए, यह जानना महत्वपूर्ण है कि विष कीट के शरीर पर कैसे हमला करता है।

इसकी क्रिया का तंत्र चार चरणों में विभाजित है:

क्राय प्रोटोक्सिन घुलनशीलता और प्रसंस्करण रोना: कीट लार्वा द्वारा अंतर्ग्रहण किए गए क्रिस्टल आंत में घुल जाते हैं। मौजूद प्रोटीज की कार्रवाई से, वे सक्रिय विषाक्त पदार्थों में बदल जाते हैं। ये विषाक्त पदार्थ तथाकथित पेरिट्रोफिक झिल्ली (आंतों के उपकला की कोशिकाओं की सुरक्षात्मक झिल्ली) को पार करते हैं।

रिसेप्टर्स को बांधना: विषाक्त पदार्थों को विशिष्ट साइटों से बांधते हैं जो कीट के आंतों की कोशिकाओं के माइक्रोविली में स्थित होते हैं।

झिल्ली में प्रवेश और छिद्र का निर्माण: क्राय प्रोटीन झिल्ली में सम्मिलित होते हैं और आयन चैनलों के गठन के माध्यम से ऊतक के कुल विनाश का कारण बनते हैं।

साइटोलिसिस: आंतों की कोशिकाओं की मृत्यु। यह कई तंत्रों के माध्यम से होता है, जो सबसे अच्छा आसमाटिक साइटोलिसिस और पीएच संतुलन बनाए रखने वाले सिस्टम की निष्क्रियता के रूप में जाना जाता है।

बैसिलस थुरिंजिनिसिस

एक बार बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित प्रोटीन के विषाक्त प्रभाव को सत्यापित किया गया था, फसलों में कीटों के नियंत्रण में उनके संभावित उपयोग का अध्ययन किया गया था।

इन जीवाणुओं द्वारा उत्पादित विष के कीटनाशक गुणों को निर्धारित करने के लिए कई अध्ययन किए गए हैं। इन जांचों के सकारात्मक परिणामों के कारण, बेसिलस थुरिंगिनेसिस कीटों को नियंत्रित करने के लिए दुनिया भर में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला जैविक कीटनाशक बन गया है जो विभिन्न फसलों को नुकसान और नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

स्रोत: Pixabay.com

बैसिलस थुरिंगिएन्सिस-आधारित बायोइन्सेक्टिसाइड समय के साथ विकसित हुए हैं। पहले वाले से जिसमें केवल बीजाणु और स्फटिक होते थे, जिन्हें तीसरी पीढ़ी के रूप में जाना जाता था, जिसमें पुनः संयोजक बैक्टीरिया होते हैं जो बीटी विष उत्पन्न करते हैं और जिनके पौधे के ऊतकों तक पहुंचने जैसे लाभ होते हैं।

इस जीवाणु द्वारा निर्मित विष का महत्व यह है कि यह केवल कीड़ों के खिलाफ ही प्रभावी नहीं है, बल्कि अन्य जीवों जैसे कि नेमाटोड, प्रोटोजोआ और स्ट्रैपटोड के भी खिलाफ है।

यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि यह विष अन्य प्रकार के जीवित प्राणियों में पूरी तरह से हानिरहित है जैसे कि कशेरुक, एक समूह जिसमें मनुष्य होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि पाचन तंत्र की आंतरिक स्थितियां इसके प्रसार और प्रभाव के लिए आदर्श नहीं हैं।

बैसिलस थुरिंजिनिसिस

तकनीकी विकास के लिए धन्यवाद, विशेष रूप से पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी के विकास के कारण, पौधों को बनाना संभव हो गया है जो कि कीटों के प्रभाव के लिए आनुवंशिक रूप से प्रतिरक्षा हैं जो फसलों पर कहर बरपाते हैं। इन पौधों को उदारतापूर्वक ट्रांसजेनिक खाद्य पदार्थों या आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों के रूप में जाना जाता है।

इस तकनीक में जीवाणु के जीनोम के भीतर ऐसे जीन की पहचान होती है जो विषैले प्रोटीन की अभिव्यक्ति को दर्शाता है। इन जीनों को बाद में इलाज के लिए पौधे के जीनोम में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

जब पौधा बढ़ता है और विकसित होता है, तो यह उस विष को संश्लेषित करना शुरू कर देता है जो पहले बेसिलस थुरिंगिनेसिस द्वारा उत्पादित किया गया था, जो तब कीड़े की कार्रवाई के लिए प्रतिरक्षा थी।

कई संयंत्र हैं जिनमें यह तकनीक लागू की गई है। इनमें मक्का, कपास, आलू और सोयाबीन प्रमुख हैं। इन फसलों को बीटी मकई, बीटी कपास, आदि के रूप में जाना जाता है।

बेशक, इन ट्रांसजेनिक खाद्य पदार्थों ने आबादी में कुछ चिंता पैदा की है। हालाँकि, संयुक्त राज्य अमेरिका की पर्यावरण एजेंसी द्वारा प्रकाशित एक रिपोर्ट में यह निर्धारित किया गया था कि इन खाद्य पदार्थों ने आज तक किसी भी प्रकार की विषाक्तता या क्षति को प्रकट नहीं किया है, न ही मनुष्यों में और न ही उच्चतर जानवरों में।

कीट पर प्रभाव

बी थुरिंगिएन्सिस के क्रिस्टल उच्च पीएच और प्रोटॉक्सिन के साथ कीट की आंत में घुल जाते हैं, और अन्य एंजाइम और प्रोटीन जारी होते हैं। इस प्रकार प्रोटोक्सिन सक्रिय विषाक्त पदार्थ बन जाते हैं जो आंत की कोशिकाओं पर विशेष रिसेप्टर अणुओं को बांधते हैं।

बी। थुरिंगिनेसिस का विष, कीटों के अंतर्ग्रहण, आंत के पक्षाघात, उल्टी, उत्सर्जन में असंतुलन, आसमाटिक सड़न, सामान्य पक्षाघात और अंत में मृत्यु को उत्पन्न करता है।

विष की कार्रवाई के कारण, आंतों के ऊतकों में गंभीर क्षति होती है जो इसके कामकाज को रोकता है, पोषक तत्वों के आत्मसात को प्रभावित करता है।

Est बेसिलस थुरिंगिएन्सिस’से संक्रमित est कैनोर्हडाइटिस एलिगेंस’ की आंत। स्रोत: www.researchgate.net

यह माना गया है कि कीटों की मृत्यु बीजाणुओं के अंकुरण और कीटों के प्रसार में वनस्पति कोशिकाओं के प्रसार के कारण हो सकती है।

हालांकि, यह सोचा गया है कि मृत्यु दर बैक्टीरिया के एक्शन पर निर्भर करेगी जो कि कीट की आंत में रहती है और बी। थुरिंगिएन्सिस विष की कार्रवाई के बाद वे सेप्टीसीमिया पैदा करने में सक्षम होंगे।

बी थुरिंगिएन्सिस टॉक्सिन कशेरुकियों को प्रभावित नहीं करता है, क्योंकि उत्तरार्द्ध में भोजन का पाचन अम्लीय वातावरण में होता है, जहां विष सक्रिय नहीं होता है।

कीड़ों में इसकी उच्च विशिष्टता विशेष रूप से लेपिडोप्टेरा के लिए जानी जाती है। यह ज्यादातर एंटोमोफ्यूना के लिए हानिरहित माना जाता है और पौधों पर कोई हानिकारक कार्रवाई नहीं करता है, अर्थात यह फाइटोटॉक्सिक नहीं है।

संदर्भ

1. हॉफ, एच। और व्हाइटली, एच। (1989, जून)। बेसिलस थुरिंगिनेसिस के कीटनाशक क्रिस्टल प्रोटीन। माइक्रोबायोलॉजिकल रिव्यू। ५३ (२)। 242-255।
2. मार्टिन, पी। और ट्रैवर्स, आर। (1989, अक्टूबर)। दुनिया भर में बहुतायत और बेसिलस थुरिंगिनेसिस एप्लाइड और पर्यावरण माइक्रोबायोलॉजी का वितरण। ५५ (१०)। 2437-2442।
3. रोह, जे।, जे, वाई।, मिंग, एस।, ब्युंग, आर। और येओन, एच। (2007)। बेसिलस थुरिंगिएन्सिस इन कीट पेस्ट कंट्रोल के लिए एक विशिष्ट, सुरक्षित और प्रभावी उपकरण के रूप में। जर्नल ऑफ़ माइक्रोबायोलॉजी एंड बायोटेक्नोलॉजी। 17 (4)। 547-559
4. सौका, डी। और बेनिटेंड जी (2008)। बेसिलस थुरिंगिनेसिस: सामान्यता। कृषि कीटों वाले लेपिडोप्टेरॉन कीटों के जैवसंयंत्र में इसके उपयोग के लिए एक दृष्टिकोण। अर्जेंटीना जर्नल ऑफ माइक्रोबायोलॉजी। 40. 124-140
5. श्नेफ, ई।, क्रिकमोर, एन।, वैन री, जे।, लेर्क्लस, डी।, बॉम, जे।, फेइटेल्सन, जे।, जिगलर, डी।, और डीन एच। (1998, सितंबर)। बैसिलस थुरिंगिएन्सिस और इसके कीटनाशक क्रिस्टल प्रोटीन। माइक्रोबायोलॉजी और आणविक जीवविज्ञान समीक्षा। ६२ (३)। 775-806।
6. विला, ई।, पर्रा, एफ।, सिरा, एल। और विलालोबोस, एस। (2018, जनवरी)। जैविक नियंत्रण एजेंटों के रूप में जीनस बेसिलस और कृषि जैव सुरक्षा के लिए उनके निहितार्थ। मैक्सिकन जर्नल ऑफ फाइटोपैथोलॉजी। ऑनलाइन प्रकाशन।