1.2.2. Культуральні властивості

Більшість видів бацил, крім деяких ентомопатогенних форм, добре ростуть на м’ясопептонному агарі (МПА) при pH середовища, близькому до нейтрального. Окремі види розвиваються в лужному середовищі, або ж вимагають особливих джерел азоту чи вуглецю.

Культуральні особливості видів, що виросли на різних середовищах, значно відрізняються. 

B thuringiensis досить легко культивується у лабораторних умовах. Його культуральні властивості теж залежать від хімічного складу поживного середовища, у якому відбувається вирощування, але великої поліморфності колоній не зустрічається [11].

Добре ростуть на таких поживних середовищах як МПА, кров’яний агар (КА), середовище LB з 1,5 % вмістом агару (низькосольове середовище Лурія-Бертані). B. thuringiensis, на відмінну від деяких інших представників роду Bacillus, субстрат не забарвлюють.

На щільних живильних середовищах утворюються колонії від 1 - 2 до 5 мм і більше в діаметрі: гладкі, зернисті, плівчасті, складчасто-зморшкуваті і сухі, слизоутворюючі і пастоподібні з характерною структурою краю. Колонії матові, за забарвленням варіюють від сірого до кремового. Профіль колонії плоский. Край колонії не рівний або хвилястий з дрібнозернистою структурою. За консистенцією м’які та в’язкі.

При розвитку у рідких середовищах виявляється тенденція до утворення поверхневої плівки [5, 11].

1.2.3. Фізіолого-біохімічні властивості

Представники роду Bacillus - аеробні бактерії, що відносяться до гетеротрофів, тобто до мікроорганізмів, які потребують готових органічних сполук. Для величезної більшості спороутворюючих бактерій кращими джерелами азотного живлення є білки і амінокислоти складних органічних сполук. На середовищах з мінеральними сполуками азоту більшість цих бактерій розвивається слабо. 

Для найбільш поширених видів спороутворюючих бактерій кращими джерелами азотного живлення є пептон, гідролізат казеїну, автолізат дріжджів, і сечовина. Окрім цього серед бацил є види, які досить добре розвиваються на безазотистих середовищах. До них відносяться олігонітрофільні бактерії, що мають здатність засвоювати атмосферний азот, а також використовувати як джерело азоту нітрати.

Спороутворюючі бактерії мають активні протеолітичні ферменти. Вони розкладають складні білкові сполуки на амінокислоти, а потім і до більш простих азотистих речовин та аміаку. Здатність спороутворюючих бактерій до енергійного розкладанню складних органічних сполук до простих продуктів розпаду стала основою для фізіологічної характеристики цієї групи бактерій як активних амоніфікаторів [7, 35, ].

B. thuringiensis - це хемоорганогетеротрофна факультативно анаеробна бактерія. Гідролізує крохмаль, желатин, глікоген та ескулін. Ферментує глюкозу, мальтозу, фруктозу та рибозу.

Температурний оптимум для культивування B. thuringiensis складає від 24 до 28 ⁰С. [7, 32, 35].

1.2.4. Ентомопатогенні властивості

Зустрічаються лише поодинокі описи анаеробних ентомопатогенних спороутворюючих бактерій. Ентомопатогенні аеробні спороутворюючі бактерії можна умовно поділити на дві групи: облігатні форми та факультативні.

До групи облігатних входять види бактерій – збудники хвороб комах, специфічно пристосованих до умов існування в організмі комах. Наприклад, Васillus роpilliae та Васillus lentimorbus викликають так звану молочну хворобу японського жука; Васillus larvae — збудник американського гнильця медоносної бджоли.

Група факультативних чи умовно ентомопатогенних спороутворюючих бактерій досить різноманітна за складом та включає найбільше число видів. Сюди відносять: Васillus thuringiensis, Васillus alvei, Васillus orpheus, Васillus subrugosum та багатьох інших. [7, 9, 16, 19].

B. thuringiensis продукує екзо-і ендотоксини, які обумовлюють ентомопатогенну діє цього мікроорганізму. [29, 43, 46,].

- α-екзотоксин, або фосфоліпаза С, - продукт клітин бактерій, що ростуть. Токсичну дію цього ферменту пов'язують з індукованим ним розпадом незамінних фосфоліпідів в тканині комахи, що призводить до їх загибелі [12, 13, 20, 42].

- β-екзотоксин - накопичується в культуральній рідині при рості клітин. Вважають, що молекула β-токсину складається з нуклеотиду, пов'язаного через рибозу і глюкозу з аллослізевою кислотою. Його дія зумовлена інгібуванням нуклеотидази і ДНК-залежної РНК-полімерази, пов'язаних з АТФ, що призводить до припинення синтезу РНК. У порівнянні з іншими токсинами цей токсин діє повільніше, в основному при переході від одного циклу розвитку до іншого. За спостереженнями, β-екзотоксин - мутаген, що вражає генетичний апарат особин комах [18, 20].

- γ-екзотоксин - маловивчений компонент, неідентифікований фермент (або група ферментів).

- δ-ендотоксин - параспоральний кристалічний ендотоксин. Сам токсин є неактивною формою (протоксином), тому для реалізації властивостей необхідна його попередня активація. Утворюється в процесі споруляції бактерії в протилежній від спори частині бактерії. На завершальній стадії спороутворювання токсин набуває форми 8-гранного кристалу. Кристали складаються з білка, амінокислотний склад якого близький для різних штамів. Практично не розчиняється у воді. Розчиняється лише у середньому кишечнику чутливих видів комах при рН приблизно 9,5 під дією специфічних ферментів – протеаз. Кристал токсину є безпечним для усіх хребетних (включаючи людину) та проявляє високу специфічність відносно комахи—господаря. Після розчинення у кишечнику комахи, неактивний токсин зазнає розщеплення протеазами з утворенням активного δ-токсину з молекулярною вагою 60 кДа. Активний токсин прикріплюється до мембран епітелію середнього відділу кишечнику комахи та викликає вирівнювання концентрацій іонів зовні та усередині клітин, що призводить до порушення роботи системи травлення комахи, поступово викликаючи голодну смерть. Окрім цього пониження рН у кишечнику комах призводить до утворення сприятливих умов для розвитку та розмноження B. thuringiensis у тілі господаря [14, 15, 24, 36, 44].

Токсини B. thuringiensis можуть мати різну кристалчну форму і розміри та вражати різних комах-господарів (табл. 1).

Таблиця 1

Токсини B. thuringiensis [6, 25, 29, 46]

Кристалічна форма	Середній розмір білків (кДа)	Спецефічність
Біпірамідальна	130 - 138	Личинки Lepidoptera
Кубічна	69 - 71	Lepidoptera та Diptera
Варіативна	73 - 74	Coleoptera
Біпирамідальна	73 - 134	Diptera
Варіативна	35 - 129	Широкий спектр

У залежності від реакції на кристали комахи діляться на три групи:

• параліч середнього відділу кишечнику;

• характерний загальний параліч;

• реакція на препарат загалом;

• загибель у результаті проростання спор і подальшого розмноження бактерій.

Різниця у сприйнятливості деяких видів комах до дії кристалу токсину пов'язана з присутністю спеціальних кишкових протеаз, які здійснюють гідроліз кристалів in vivo. Такими протеазами володіють не всі комахи, звідси і вибірковість дії токсину [15, 37, 38, 40, ].