1. การปรับปรุงสายพันธุ์ Bacillus thuringiensis

วัตถุประสงค์
           1. ศึกษาคุณสมบัติของเชื้อ B.thuringiensis
           2. การปรับปรุงพันธุ์ B.thuringiensis เพื่อเพิ่มฤทธิ์ในการฆ่าแมลง
           B.thuringiensis เป็นเชื้อแบคทีเีรียกรัมบวกที่สร้างผลึกโปรตีนที่ประกอบด้วยสารพิษที่อยู่ในรูปของ protoxin เมื่อตัวหนอนแมลงกินเข้าไป protoxin จะถูกย่อยด้วยเอนไซม์โปรทีเอสใน insect midgut ทำให้ได้สารพิษ (toxin) ซึ่งจะเข้าจับกับ receptor ของ insect midgut ซึ่งจะมีความจำเพาะระหว่าง receptor ของหนอนแมลงแต่ละชนิด กับ toxin ที่มาจาก protoxin หรือ crystal protein (Cry) แต่ละชนิด เชื้อนี้มี plasmid หลายชนิดทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก plasmid ขนาดใหญ่ จะมียีนที่สร้าง protoxin หรือที่เรียกว่า crystal protein (Cry) เราจำแนกเชื้อ B.thuringiensis โดยอาศัยการจำแนกคุณสมบัติด้าน serotyping ของ flagalla antigen ซึ่งขณะนี้ได้มากกว่า 70 species
          ผู้ที่ต้องการทราบข้อมูลเกี่ยวกับการจำแนกเชื้อนี้  และการจำแนกชนิดของ   Cry   protein   สามารถดูข้อมูลได้ที่ http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/ เชื้อแต่ละ sulspecies จะสร้าง Cry protein ไม่เหมือนกัน ซึ่ง cry protein บางชนิดจะเป็นพิษต่อหนอนแมลงศัตรูพืช (lepido pteran larvae) เช่น Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1C เป็นต้น บางชนิดจะเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง (Dipteran larvae) เช่น Cry4A. Cry4B, Cry11A บางชนิดจะเป็นพิษต่อแมลงในกลุ่มหนอนด้วง (Coleopteran larvae) เช่น Cry3A, B.thuringiensis subsp.aizawai (Bta) สายพันธุ์ SP41 สร้างผลึกโปรตีนขนาดใหญ่และมีความเป็นพิษสูุงต่อหนอนกระทู้ทอม (Spodoptera exigna) และหนอนกระทู้ผัก (S.litura) ซึ่งเป็นหนอนที่ดื้อยาฆ่าแมลงหลายชนิด
           ได้ศึกษาการแสดงออกของ cry genes หลายชนิดและยีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องในการแสดงออกของ cry gene ทั้งระดับ Transcription และ translation ในสายพันธุ์ SP41 นอกจากนี้ยังได้ศึกษา Bta สายพันธุ์ BTA1 ซึ่งแม้เป็นเชื้ออยู่ใน subpecies เดียวกัน แต่ BTA1 มีจำนวน cry genes น้อยกว่าและผลิตผลึกโปรตีนที่มีขนาดเล็กกว่า ได้ทำการปรับปรุงสายพันธุ์ BTA1 ให้สามารถผลิตเอนไซม์ไดติเนสในช่วงที่เซลล์อยู่ในระยะสร้างสปอร์ได้ โดยทำให้ยีนที่สร้างเอนไซม์ไดติเนสแทรกตัวเข้าไปใน chromosome และพบว่าทำให้ได้สายพันธุ์ใหม่ที่มีฤทธิ์ฆ่าหนอนแมลงไดดีขึ้นหลายเท่า จากการศึกษาพบว่า ไดติเนสสามารถย่อยสลายแผ่นเยื่อ Pertroplic manbrane ที่บุอยู่ภายใน midgut ของหนอนแมลง
             

รูปที่ 1: Scanning electron micrograph (จุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งกราด) ของสปอร์และผลึกโปรตีนของเชื้อ          B.thuringiensis subsp aizawai SP41

                    รูปที่ 2:  B.thuringiensis SP41 แสดงรูปสปอร์และผลึกโปรตีน (ภาพจากล้องจุลทรรศน์)

                                           รูปที่ 3:  กลไกของสารพิษในการฆ่าหนอนแมลง