Bazillus thuringiensis (oder Bt) ist eine mit dem Gramm positive, in Boden wohnende Bakterie, die allgemein als ein biologisches Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet ist; wechselweise kann das Schrei-Toxin herausgezogen und als ein Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet werden. B. thuringiensis kommt auch natürlich in den Eingeweiden von Raupen von verschiedenen Typen von Motten und Schmetterlingen, sowie auf den dunklen Oberflächen von Werken vor.

Während sporulation erzeugen viele Beanspruchungen von Bt Kristallproteine (proteinaceous Einschließungen), genannt δ-endotoxins, die insecticidal Handlung haben. Das hat zu ihrem Gebrauch als Insektizide, und mehr kürzlich zum genetisch veränderten Getreide-Verwenden Gene von Bt geführt. Es, gibt jedoch, viele kristallerzeugende Beanspruchungen von Bt, die insecticidal Eigenschaften nicht haben.

Entdeckung und Studie

B. thuringiensis wurde zuerst 1901 vom japanischen Biologen Shigetane Ishiwatari entdeckt. 1911 B. wurde thuringiensis in Deutschland von Ernst Berliner wieder entdeckt, der es als die Ursache einer Krankheit genannt Schlaffsucht in Mehl-Motte-Raupen isoliert hat. 1976 hat Robert A. Zakharyan die Anwesenheit eines plasmid in einer Beanspruchung von B. thuringiensis gemeldet und hat die Beteiligung des plasmid an endospore und Kristallbildung vorgeschlagen. B. thuringiensis ist nah mit B.cereus, einer Boden-Bakterie, und B.anthracis, der Ursache des Milzbrandes verbunden: Die drei Organismen unterscheiden sich hauptsächlich in ihrem plasmids. Wie andere Mitglieder der Klasse sind alle drei fähig dazu aerobes, endospores zu erzeugen. Auf sporulation B. bildet thuringiensis Kristalle von proteinaceous insecticidal δ-endotoxins (genannt Kristallproteine oder Schrei-Proteine), die durch Schrei-Gene verschlüsselt werden. In den meisten Beanspruchungen von B. thuringiensis werden die Schrei-Gene auf dem plasmid gelegen.

Schrei-Toxine haben spezifische Tätigkeiten gegen Kerbtier-Arten der Ordnungen Falter (Motten und Schmetterlinge), Diptera (Fliegen und Moskitos), Käfer (Käfer), Hymenoptera (Wespen, Bienen, Ameisen und sawflies) und Fadenwürmer. So B. dient thuringiensis als ein wichtiges Reservoir von Schrei-Toxinen für die Produktion von biologischen Insektiziden und gegen das Kerbtier widerstandsfähigen genetisch veränderten Getreide. Wenn Kerbtiere Toxin-Kristalle aufnehmen, aktiviert der alkalische pH ihres Verdauungstrakts das Toxin. Schrei-Toxin wird in die Kerbtier-Eingeweide-Zellmembran eingefügt, eine Pore bildend. Die Pore läuft auf Zelle lysis und schließlichen Tod des Kerbtiers hinaus.

Verwenden Sie in der Schädlingsbekämpfung

Sporen und kristallene insecticidal Proteine, die durch B. thuringiensis erzeugt sind, sind verwendet worden, um Kerbtier-Pest seit den 1920er Jahren zu kontrollieren. Sie werden jetzt als spezifische Insektizide unter Handelsnamen wie Dipel und Thuricide verwendet. Wegen ihrer Genauigkeit werden diese Schädlingsbekämpfungsmittel als umweltfreundlich, mit wenig oder keiner Wirkung auf Menschen, Tierwelt, Befruchter und die meisten anderen vorteilhaften Kerbtiere betrachtet. Das belgische Firmenwerk Genetische Systeme war die erste Gesellschaft (1985), um sich genetisch konstruiert (Tabak) Werke mit der Kerbtier-Toleranz durch das Ausdrücken von Schrei-Genen von B. thuringiensis zu entwickeln.

B. mit Sitz in thuringiensis Insektizide werden häufig angewandt, weil Flüssigkeit auf Getreide-Werken zerstäubt, wo das Insektizid aufgenommen werden muss, um wirksam zu sein. Wie man denkt, bilden die solubilized Toxine Poren im midgut Epithel von empfindlichen Larven. Neue Forschung hat darauf hingewiesen, dass die midgut Bakterien von empfindlichen Larven für B. thuringiensis insecticidal Tätigkeit erforderlich sind.

Bazillus thuringiensis serovar israelensis, eine Beanspruchung von B. thuringiensis wird als ein larvicide gegen Moskito-Larven weit verwendet, wo es auch als eine umweltfreundliche Methode der Moskito-Kontrolle betrachtet wird.

Gentechnologie für die Schädlingsbekämpfung

Gebrauch

1995 wurde das Kartoffelpflanzenproduzieren Toxin von Bt sicher von der Umweltbundesbehörde genehmigt, es das erste Schädlingsbekämpfungsmittel erzeugende in den USA zu genehmigende Getreide machend. Vor 1996 wurden Mais von Bt, Kartoffel von Bt und Baumwolle von Bt von Bauern in den USA angebaut.

Getreide von Bt (im Getreide und der Baumwolle) wurden auf 281,500 km ² 2006 (165,600 km ² vom Getreide von Bt und 115900 km ² von Baumwolle von Bt) gepflanzt. Das war zu 11.1 % und 33.6 %, beziehungsweise, des globalen Pflanzens des Getreides und der Baumwolle 2006 gleichwertig. Ansprüche von Hauptvorteilen für Bauern, einschließlich armer Bauern in Entwicklungsländern, sind von Verfechtern der Technologie erhoben worden, und sind von Gegnern herausgefordert worden. Die Aufgabe, Einflüsse der Technologie zu isolieren, wird durch das Vorherrschen von voreingenommenen Beobachtern, und durch die Seltenheit von kontrollierten Vergleichen (wie identische Samen kompliziert, sich nur in der Anwesenheit oder Abwesenheit des Charakterzugs von Bt unterscheidend, in identischen Situationen angebaut). Das Hauptgetreide von Bt, das durch kleine Bauern in Entwicklungsländern wird anbaut, ist Baumwolle und eine neue erschöpfende Rezension von Ergebnissen auf Baumwolle von Bt durch respektierte und unvoreingenommene landwirtschaftliche geschlossene Wirtschaftswissenschaftler, "die gesamte Bilanz, obwohl versprechend, wird gemischt. Wirtschaftsumsatz ist im Laufe Jahre, Farm-Typs und geografischer Position hoch variabel".

Umwelteinflüsse scheinen, während der ersten zehn Jahre des Getreide-Gebrauches von Bt (1996-2005) positiv zu sein. Eine Studie hat Insektizid-Gebrauch auf Baumwolle geschlossen, und das Getreide während dieser Periode ist um 35.6 Millionen Kg Insektizid aktive Zutat gefallen, die im Wert vom Schädlingsbekämpfungsmittel grob gleich ist, das auf Ackerkulturen in der EU in einem Jahr angewandt ist. Mit dem Maß des Umweltauswirkungsquotienten (EIQ) des Einflusses des Schädlingsbekämpfungsmittel-Gebrauches auf der Umgebung ist die Adoption der Technologie von Bt im Laufe dieser zehnjährigen Periode auf die 24.3-%- und 4.6-%-Verminderung beziehungsweise in der Umweltauswirkung hinausgelaufen, die mit dem Insektizid-Gebrauch auf der Baumwolle und dem Getreide-Gebiet mit der Technologie vereinigt ist.

Vorteile

Es gibt mehrere Vorteile im Ausdrücken von Toxinen von Bt in transgenic Getreide von Bt:

• Das Niveau des Toxin-Ausdrucks kann sehr hoch so genügend Dosierung der Pest, liefern.
• Der Toxin-Ausdruck wird innerhalb des Pflanzensystems enthalten, folglich gehen nur jene Kerbtiere, die mit dem Getreide füttern, zugrunde.
• Der Toxin-Ausdruck kann durch das Verwenden gewebespezifischer Befürworter abgestimmt werden, und ersetzt den Gebrauch von synthetischen Schädlingsbekämpfungsmitteln in der Umgebung. Die letzte Beobachtung ist weltweit gut dokumentiert worden.

Gesundheit und Sicherheit

Insgesamt scheinen Bt-modified Getreide, umweltsmäßig sicher zu sein. Die von Bt erzeugten Proteine sind in Sprays für die Kerbtier-Kontrolle in Frankreich seit 1938 verwendet worden, und die USA seit 1958 ohne kranke Effekten auf die Umgebung haben berichtet.

Toxine von Bt sind eine potenzielle Alternative zu Insektiziden des breiten Spektrums. Die Giftigkeit jedes Typs Bt wird auf eine oder zwei Kerbtier-Ordnungen beschränkt; es ist für Wirbeltiere und viele vorteilhafte arthropods nichttoxisch, weil Bt durch die Schwergängigkeit zum passenden Empfänger auf der Oberfläche von midgut epithelischen Zellen arbeitet. Jeder Organismus, der an den passenden Empfängern in seinen Eingeweiden Mangel hat, kann von Bt nicht betroffen werden.

Es gibt Beweise von Laboreinstellungen, dass Toxine von Bt Nichtzielorganismen, gewöhnlich mit den beabsichtigten Zielen nah verbundene Organismen betreffen können. Gewöhnlich kommt Aussetzung durch den Verbrauch von Pflanzenteilen, wie Blütenstaub oder Pflanzenschutt, oder durch die Nahrungsaufnahme von Bt durch ihre Raubnahrungsmittelwahlen vor. Die von diesen Forschern verwendete Methodik ist in Zweifel gezogen worden.

Eine durch den europäischen Arm des Greenpeace geförderte 2007-Studie hat die Möglichkeit einer geringen, aber statistisch bedeutungsvollen Gefahr des Leberschadens in Ratten angedeutet. Wie man gefunden hat, sind die beobachteten Änderungen keiner biologischen Bedeutung durch die europäische Nahrungsmittelsicherheitsautorität gewesen.

Beschränkungen von Getreide von Bt

Die unveränderliche Aussetzung von einem Toxin schafft Entwicklungsdruck für die gegen dieses Toxin widerstandsfähige Pest. Bereits, wie man bekannt, hat eine diamondback Motte-Bevölkerung Widerstand gegen Bt in der Spray-Form erworben (d. h., nicht konstruiert), wenn verwendet, in der organischen Landwirtschaft. Derselbe Forscher hat jetzt den ersten dokumentierten Fall des Pest-Widerstands gegen biotech Baumwolle gemeldet.

Eine Methode, Widerstand zu reduzieren, ist die Entwicklung des Non-Bt-Getreide-Unterschlupfs, um einigen nichtwiderstandsfähigen Kerbtieren zu erlauben, eine empfindliche Bevölkerung zu überleben und zu unterstützen. Um die Chance zu reduzieren, würde ein Kerbtier widerstandsfähig gegen ein Getreide von Bt werden, die Kommerzialisierung von transgenic Baumwolle und Mais 1996 wurde mit einer Verwaltungsstrategie begleitet, Kerbtiere davon abzuhalten, widerstandsfähig gegen Getreide von Bt zu werden, und Kerbtier-Widerstand-Verwaltungspläne sind für Getreide von Bt obligatorisch, die in den USA und anderen Ländern gepflanzt sind. Das Ziel ist, eine große Bevölkerung der Pest zu ermutigen, so werden irgendwelche Gene für den Widerstand außerordentlich verdünnt. Diese Technik basiert in der Annahme, dass Widerstand-Gene rückläufig sein werden.

Das bedeutet, dass mit genug hohen Niveaus des transgene Ausdrucks fast alle heterozygotes (S/s), d. h., das größte Segment der Pest-Bevölkerung, die ein Widerstand-Allel trägt, getötet werden, bevor sie Reife erreichen, so Übertragung des Widerstand-Gens zu ihrer Nachkommenschaft verhindernd. Das Pflanzen des Unterschlupfs (d. h., Felder von nontransgenic Werken) neben Feldern von transgenic Werken vergrößert die Wahrscheinlichkeit, dass sich homozygous widerstandsfähige (s/s) Personen und jedes Überleben heterozygotes mit empfindlichen (S/S) Personen vom Unterschlupf, statt mit anderen Personen vermählen werden, die das Widerstand-Allel tragen. Infolgedessen würde die Widerstand-Genfrequenz in der Bevölkerung niedrig bleiben.

Dennoch können Beschränkungen den Erfolg der high-dose/refuge Strategie betreffen. Zum Beispiel kann sich der Ausdruck des Gens von Bt ändern. Zum Beispiel, wenn die Temperatur nicht ideal ist, kann diese Betonung die Toxin-Produktion senken und das Werk empfindlicher machen. Noch wichtiger der reduzierte Nachsaison-Ausdruck von Toxin ist dokumentiert worden, vielleicht sich aus DNA methylation des Befürworters ergebend. Also, während die high-dose/refuge Strategie bei der Verlängerung der Beständigkeit von Getreide von Bt erfolgreich gewesen ist, hat dieser Erfolg auch viel gehabt, um mit Schlüsselfaktoren zu tun, die der Verwaltungsstrategie, einschließlich niedriger anfänglicher Widerstand-Allel-Frequenzen, Fitnesskosten unabhängig sind, die mit dem Widerstand und dem Überfluss an Non-Bt-Gastgeber-Werken vereinigt sind, die den als ein Teil der Widerstand-Verwaltungsstrategie gepflanzten Unterschlupf ergänzt haben.

Kerbtier-Widerstand

Im November 2009 haben Wissenschaftler von Monsanto gefunden, dass der rosa bollworm widerstandsfähig gegen Baumwolle von Bt in Teilen von Gujarat, Indien geworden war. In vier Gebieten, Amreli, Bhavnagar, Junagarh und Rajkot, ist das Getreide bei der Tötung der Pest nicht mehr wirksam. Das war das erste Beispiel des Widerstands von Bt, der von Monsanto überall in der Welt bestätigt ist. Monsanto hat Feldwiderstand des Wurmes zum Cry1Ac die erste Generation Baumwolle von Bollgard bestätigt, die ein einzelnes Gen von Bt ausdrückt.

Sekundäre Pest

Mehrere Studien haben Wogen in der "saugenden Pest" dokumentiert (die durch Toxine von Bt nicht betroffen werden) innerhalb von ein paar Jahren der Adoption von Baumwolle von Bt. In China ist das Hauptproblem mit mirids gewesen, die in einigen Fällen alle Vorteile der Baumwollkultivierung von Bt "völlig weggefressen haben".

Ähnliche Probleme sind in Indien, sowohl mit mehligen Programmfehlern als auch mit Blattläusen berichtet worden.

Mögliche Probleme

Giftigkeit von Lepidopteran

Das am meisten veröffentlichte mit Getreide von Bt vereinigte Problem ist der Anspruch, dass der Blütenstaub vom Mais von Bt den Monarch-Schmetterling töten konnte. Dieser Bericht war rätselhaft, weil der Blütenstaub von den meisten Mais-Hybriden viel niedrigere Ebenen von Bt enthält als der Rest des Werks und zu vielfachen Anschlußstudien geführt hat.

Die anfängliche Studie wurde anscheinend durch das fehlerhafte Blütenstaub-Inkasso rissig gemacht; Forscher haben nichttoxischen Blütenstaub gefüttert, der mit Staubbeutel-Wänden gemischt ist, die Toxin von Bt enthalten. Das Gewicht der Beweise ist, dass Getreide von Bt keine Gefahr zum Monarch-Schmetterling aufstellen. Monarch-Schmetterlinge haben keine angeborene Beziehung zu Mais-Getreide in freier Wildbahn und werden nicht geglaubt, Mais-Blütenstaub (oder Blütenstaub von verwandten Werken) in jeder Lebensbühne zu verbrauchen.

Wilder Mais genetische Verunreinigung

Eine Studie in der Natur hat berichtet, dass Bt-containing Mais-Gene Mais in seinem Zentrum des Ursprungs verseuchten. Natur später "hat beschlossen, dass die verfügbaren Beweise nicht genügend sind, um die Veröffentlichung des ursprünglichen Papiers zu rechtfertigen." Jedoch, dort bleibt noch eine Meinungsverschiedenheit über das Zeichen des hoch unorthodoxen Redakteurs seitens der Natur. 1998 hat Chapela, einer der Autoren der ursprünglichen Papiers, gegen Berkeley laut gesprochen, der die Forschungsbewilligung von einer Million Dollar von der schweizerischen pharmazeutischen Gesellschaft, Novartis akzeptiert.

Eine nachfolgende groß angelegte Studie 2005 hat gescheitert, irgendwelche Beweise der Verunreinigung in Oaxaca zu finden. Jedoch hat weitere Forschung anfängliche Ergebnisse bezüglich der Verunreinigung des natürlichen Maises durch den transgenic Mais bestätigt.

Jedoch haben weitere Studien, wie das, das in der Molekularen Ökologie 2008 veröffentlicht ist, etwas kleine (ungefähr 1 %) genetische Verunreinigung (durch den 35-Befürworter) in probierten Feldern in Mexiko gezeigt. Eine Meta-Studie hat Beweise für und gegen die Verunreinigung von Bt des Maises gefunden, beschließend, dass das Überwiegen von Beweisen zur Mais-Verunreinigung von Bt in Mexiko hinweist.

Mögliche Verbindung zur Kolonie-Zusammenbruch-Unordnung

Bezüglich 2007 hat ein neues Phänomen gerufen Kolonie-Zusammenbruch-Unordnung (CCD) hat begonnen, Biene-Bienenstöcke überall in Nordamerika zu betreffen. Die anfängliche Spekulation auf möglichen Ursachen, die von neuen Parasiten zum Schädlingsbekämpfungsmittel angeordnet sind, verwendet am Gebrauch von Bt widerstandsfähige transgenic Getreide. Die Mitte Atlantisches Bienenzucht-Forschungs- und Erweiterungskonsortium hat einen Bericht im März 2007 veröffentlicht, der keine Beweise gefunden hat, dass der Blütenstaub von Getreide von Bt Bienen nachteilig betrifft. Die wirkliche Ursache von CCD bleibt unbekannt, und Wissenschaftler glauben, dass es vielfache Ursachen haben kann.

Siehe auch

• Biologische Insektizide
• Westgetreide rootworm
• Genetisch verändertes Essen

Weiterführende Literatur

Links

• Bazillus thuringiensis Allgemeine Tatsächliche Angaben (Nationales Schädlingsbekämpfungsmittel-Informationszentrum)
• Bazillus thuringiensis Technische Tatsächliche Angaben (Nationales Schädlingsbekämpfungsmittel-Informationszentrum)
• Depression des Toxins von Bt und der Effekten auf das Boden-Qualitätsforschungsprojekt und die Ergebnisse
• Der Bazillus thuringiensis Toxin-Genauigkeitsdatenbank an Bodenschätzen Kanada
• Bazillus thuringiensis Taxonomie (NIH)
• Bazillus thuringiensis Genome und verwandte Information an PATRIC, ein Bioinformatics Quellenzentrum, das durch NIAID gefördert ist
• bEcon - Wirtschaftliteratur über die Einflüsse von Getreide des genetisch konstruiert (GE) in sich entwickelnden Wirtschaften