バチルス・チューリンゲンシスについて詳しく解説

導入

Bacillus thuringiensis ( Btと略記) は、グラム陽性、好気性、芽胞形成桿菌です。それは事実上すべての土壌、水、空気、植物の葉に含まれています。これは、「 Bacillus cereusグループ」という用語の下にグループ化された 6 つの桿菌のグループの一部です: B. anthracis (炭疽菌の原因)、 B. cereus 、 B. mycoides 、 B. pseudomycoides 、 B. weihenstephanensis 、およびB. .thuringiensis 。

Bacillus thuringiensis は、1901 年に日本の細菌学者石綿氏によってカイコから分離され、感染して殺すことができました。
最初の科学的記述は 1911 年にドイツのエルンスト ベルリーナによって行われました。

説明

栄養状態では、 Bacillus thuringiensis は長さ 5μm、幅 1μm の棒の形状をしており、鞭毛を備えています。
この菌は、特定の昆虫にとって致命的な毒性を持つ結晶を合成して排出する能力によって、セレウス属の他の桿菌とは区別されます。これらの結晶は鉱物ではありませんが、鱗翅目、鞘翅目、および/または双翅目に対して殺虫特性を持ついくつかのタンパク質の組み合わせから形成されます。
それらは、これらの毒素の影響を受けた昆虫の幼虫の中腸の細胞を破壊することによって作用し、その結果昆虫が死に至り、その後バチルスによって消費される可能性があります。
現在、これらのタンパク質をコードする遺伝子が 14 個以上知られています。

メリットとデメリット

• いわゆるBt毒素は、紫外線に非常に敏感な結晶タンパク質であり、紫外線によってすぐに分解されます。したがって、この製品をスプレーとして使用すると、葉への残留性が低い（土壌への残留性が低い）という利点があります。この製品は、天然由来のものであれば、粉末の形で有機農業で認可されています。太陽の下ではすぐに劣化します。

• バイオテクノロジー産業は、いわゆる「Bt」トランスジェニック植物、すなわち、 Bacillus thuringiensisの殺虫毒素(Cry1Ab) をコードする 1 つ以上の遺伝子を追加することによって改変された植物を生産しています。
  彼らは空中組織（葉と茎）や花粉でBtを生成しますが、Btが土壌中に長期間蓄積する可能性がある根圏（根圏）でも生成します。

• 環境中での導入遺伝子の残留に関連するリスクはありますか?

(リスクの議論の源と議論の余地のある評価) 細菌は、特定の条件下では他の細菌の遺伝子を組み込む可能性があります。北米産トウモロコシにおけるタンパク質（「デルタエンドトキシン」）の生成をコードするcry1Ab遺伝子は、蝶にとって高病原性細菌であるB. thurigiensis kurstaki （Btk）に由来する。ある研究では、水生環境、またはBtコーンが栽培されている畑の近くにおけるbtコーンcry1Ab遺伝子または桿菌の頻度と持続性を評価しました。
この研究は、表層水および既知量の Bt 桿菌由来のゲノムDNA が豊富に含まれる人工堆積物からのさまざまなマトリックス (水、土壌、堆積物など) でのサンプル調製および DNA 抽出 (PCR による) の方法論の検証に先立って行われました。次に、cry1Ab 遺伝子の持続性を評価するために、トウモロコシまたはトウモロコシをin vitro で研究しました。最後に、土壌、堆積物、水、その他のサンプルを播種前、トウモロコシ花粉飛散から 15日後、機械収穫後および耕起 (根を埋める) 中に収集し、cry1Ab 遺伝子の存在を測定しました。
cry1Ab 遺伝子は、地表水では平均 21 日間持続し、堆積物ではそのほぼ 2 倍 (41 日間) 持続しました。粘土と砂の堆積物では、遺伝子は40日後もまだ存在していた。この研究では、トランスジェニックトウモロコシまたは天然源に由来するcry1Ab遺伝子が地表水よりも堆積物に豊富に存在することも示された。 ry1Ab 導入遺伝子は電流によって輸送されます。導入遺伝子はリシュリュー川とセントローレンス川（栽培地域から82km下流）までで検出され、この遺伝子の複数の寄与、あるいは分解される前に長距離輸送されることが示唆された。
Bt トウモロコシ由来の cry1Ab 導入遺伝子は、Bt トウモロコシ作物から遠ざかるにつれて減少する傾向があり、地表水よりも堆積物中に多く存在します (有意な相関: R = 0.83; P = 0.04)。したがって、研究は、Bt トウモロコシと Bt DNA が水生環境に残留し、農業地域と下流を流れる河川に存在すると結論付けました。

• Bt 毒素の残留性、生態系への影響のリスク?
  フランスの生態毒性学者ジャン・フランソワ・ナルボンヌを含む一部の研究者は、2000年代初頭に、このBtが蓄積することによって、汚染土壌の毒性、堆積物への蓄積、河川や河口での毒性といった問題を引き起こす可能性があるという事実に警告した。 。最初にカナダのセントローレンス川で、大規模栽培地域の下流で発見されました。その後、最近のアメリカの研究（2007年）の共著者であるトッド・ロイヤーがこの懸念を強化し、アメリカに伝えました。インディアナ州（米国）の12の地点で行われた分析では、実際に水路におけるbtレベルが憂慮すべきレベルになってきており、水生生態系の質の生物指標と考えられている特定の水生無脊椎動物（例：大型トビケラ）に影響を及ぼすまでになっていることが示された。この毒素の影響を受け、高用量でトビケラを殺します。インディアナ州で選ばれた12の場所に焦点を当てたこの研究は、このBtの起源がこれらの川の流域で栽培されたトランスジェニックトウモロコシにあると考えています。そこで彼らはBT毒素を流域環境に放出し、そこから流出によって溝や川に運ばれます。この研究は、花粉およびトウモロコシの廃棄物または残留物の重大な毒素源としての役割に初めて言及していることは注目に値する。これらは蓄積し、分解され、水によって流域の底に運ばれる可能性があります。トウモロコシの花粉は（春の嵐を除いて）風によって遠くまで運ばれないほど重いですが、この非常に丸い穂のない花粉は流出によって簡単に運び去られ、特定の場所（水たまり、わだち、溝、川の堆積物）に集中する可能性があります。 1ヘクタール当たり年間に放出される花粉の重量は少なく、花粉粒の数は非常に多く、多くの種にとって重要な時期である春の終わりと夏の初めに、数日または数週間で大量の放出が発生します（繁殖/繁殖）。稚魚の産卵または成長）。生存可能な花粉の飛散に関する多くの研究が行われていますが、環境中での花粉のその後の運命に関する情報はほとんどありません。
  著者らは、北米のトウモロコシは（ほぼ独占的に）遺伝子組み換え作物が増えており、アグロ燃料を生産するために中西部の平野ではその表面積がさらに増加し​​ていると指摘している。このトウモロコシは特に水を多く必要とする植物であるため、川や灌漑可能な地域の近くに植えられることがよくあります。
  この研究中に実施された、水生昆虫にBtを与える試験では、低用量ではBtが成長を阻害し、高用量では死亡率が増加することが示された。

• したがって、1996 年に米国初の GMO トウモロコシを認可した際の EPA の主張に反して、Bt は非対象種に付随的な影響を与える可能性がある。最初の試験は、淡水性の甲殻類であり、Btの影響を受けないと思われるミジンコを用いて実施された。

• 最後に、常にそれにさらされる昆虫や他の無脊椎動物からの耐性が出現するリスクが常にあります。