PHÂN TÍCH CHẾ PHẨM BACILLUS THURINGIENSIS 1
Trang 1CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU
Trang 21.1 Đặt vấn đề
Theo xu hướng toàn cầu hội nhập kinh tế, hàng hóa được tăng cườnglưu thông giữa các nơi trên thế giới Sản phẩm không chỉ được sản xuất ởmột nơi mà có thể chế tạo, lắp đặt qua nhiều công đoạn tại nhiều quốc giakhác nhau Tự do hóa thương mại, hàng rào thuế quan bị xóa bỏ, thịtrường mở rộng trong và ngoài nước cộng thêm khoa học công nghệ ngàycàng phát triển giúp các doanh nghiệp tăng năng suất, giảm chi phí,những điều này gây áp lực cạnh tranh lớn cho hầu hết các công ty Trongđiều kiện đó, chất lượng sản phẩm trở thành một nhân tố quan trọng, giúpthu hút khách hàng và là vấn đề được các doanh nghiệp quan tâm cải tiếnnhằm phát triển bền vững
Hiện nay, sự phát triển của nền nông nghiệp nước ta đang đi vào mức
độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học,thuốc bảo vệ thực vật hóa học và hàng loạt các biện pháp như: trồng lúa 3
vụ, phá rừng canh tác cà phê, hồ tiêu, điều… với mục đích khai thác, chạytheo năng suất và sản lượng Chính vì vậy, với sự canh tác trên đã làmcho đất đai ngày càng thoái hóa, dinh dưỡng bị mất cân đối, mất cân bằng
hệ sinh thái trong đất, hệ vi sinh vật trong đất bị phá hủy, tồn dư các chấtđộc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất càng nhiềudẫn đến phát sinh một số dịch hại không dự báo trước Chính vì vậy, xuhướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụngchế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng đang là xuhướng của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung Hiện các chế phẩmđang được sử dụng nhiều tại các vùng trồng rau sạch như ở Đà Lạt, Vĩnh
Trang 3Phúc, Thanh Trì, Hải Dương, Hà Tây, Đông Anh của Việt Nam Nhiềuthập kỉ qua, thuốc hóa học bảo vệ thực vật (BVTV) đã phát huy được tácdụng tích cực trong việc phòng trừ sâu bệnh, bảo vệ cây trồng, tuy nhiên
nó cũng gây ra những tácdụng không mong muốn như ảnh hưởng xấu đếnmôi trường sống, ô nhiễm lương thực, thực phẩm, gây ngộ độc chếtngười Do vậy, việc sử dụng các tác nhân sinh học như virut, vi khuẩn,
vi nấm hay các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học mạnh để phòng trừsâu bệnh cho cây trồng là rất hữu ích và cần thiết, trong đó thuốc trừ sâu
vi sinh đã và đang được lựa chọn Trong đó thuốc trừ sâu sinh học
Bacillus thuringiensis (Bt) thuộc nhóm thuốc trừ sâu vi sinh nó có nhiều
ưu điểm đối với cây trồng và an toàn đối với môi trường được nhiềungười lựa chọn
Nhận thấy vai trò quan trọng của thuốc trừ sâu sinh học Bt nên việc
đảm bảo chất lượng chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis (Bt) là hết sức quan trọng, tuy nhiên việc kiểm tra chất
lượng hiện nay vẫn còn gặp nhiều khó khăn về phương pháp thực hiện
Vì vậy chuyên đề “phân tích chế phẩm Bacillus thuringiensis” được
thực hiện nhằm xây dựng được qui trình kiểm tra chất lượng và phươngpháp tiến hành kiểm tra chế phẩm
1.2 Mục đích
Xây dựng phương pháp xác định chất lượng sản phẩm của thuốc trừsâu sinh học Bt có đạt yêu cầu chỉ tiêu chất lượng của nhà nước đưa rahay không gồm:
Trang 4+ Phân tích định lượng tổng số bào tử Bacillus thuringiensis trong chế
phẩm
+ Xác định hiệu quả tiêu diệt sâu hại của chế phẩm Bt
Trang 5CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Thuốc trừ sâu sinh học Bt
2.1.1 Lịch sử
Lần đầu tiên vào năm 1870, nhà bác học Pasteur người Pháp đã phát
hiện một loài vi khuẩn gây bệnh cho con tằm và đặt tên là Bacillus bombycis Sau đó vào năm 1911, nhà côn trùng học người Đức là Berline
đã phát hiện loài vi khuẩn này trên loài sâu xám ở Thuringia vùng Địa
Trung Hải và đặt tên là Bacillus thuringiensis (viết tắt là Bt) Sau đó đến
khoảng giữa thế kỷ XX, người ta đã phát hiện nhiều chủng Bt ký sinhtrên nhiều loài sâu khác nhau như sâu xanh, sâu keo, sâu róm thông Từ
đó vi khuẩn Bt đã được chế tạo thành thuốc trừ sâu sử dụng trong nôngnghiệp ở nhiều nước, mở đầu cho công nghệ thuốc trừ sâu sinh học Btlần đầu tiên được phát hiện vào năm 1901 tại Nhật Bản bởi nhà sinh vậthọc ShigenteIshiwarti, khi ông tìm ra nguyên nhân gây ra cái chết độtngột của một số sâu tơ ShigenteIshiwarti đầu tiên phân lập vi khuẩn
Trang 6Bacillus thuringiensis, gọi đó là Bacillus sotto Năm 1911, Bernard
-người Đức, tìm thấy trong một xưởng bột mì ở Thuringia, một giống vikhuẩn ký sinh trong cơ thể côn trùng, có sức trừ sâu rất mạnh, gọi là
khuẩn Thuring Năm 1971, chế phẩm Bt đã được nghiên cứu Với những
thành tựu của di truyền học và công nghệ sinh học, người ta đã phát hiệnnhiều chủng Bt có khả năng ký sinh mạnh, sản xuất ra những chế phẩm
có hàm lượng độc tố và tính ổn định cao để tăng hiệu lực diệt sâu và mởrộng phổ tác dụng trên nhiều loài sâu hại thuộc nhiều bộ côn trùng ởnhiều vùng khí hậu khác nhau Đã xác định có tới trên 150 loài sâu hại
bị nhiễm các chủng Bt, trong đó bao gồm hầu như toàn bộ các loài sâuhại có ở Việt Nam Hiện nay thuốc trừ sâu từ vi khuẩn Bt đã chiếm phầnlớn thị trường thuốc trừ sâu sinh học trên thế giới cũng như ở nước ta.Ngoài việc dùng làm thuốc trừ sâu, hiện nay người ta đã tách một số gen
từ vi khuẩn Bt ghép vào hệ thống gen của cây để tạo ra các giống câykháng sâu như giống bông kháng sâu xanh, giống lúa kháng sâu đục thân,
sâu cuốn lá, giống ngô kháng sâu… Ở Việt Nam, chế phẩm Bt ( Bacillus thuringiensis) đã được nghiên cứu từ năm 1971 Hơn 20 chế phẩm Bt
nhập khẩu và nội địa đã cho kết quả tốt trong phòng thí nghiệm và ngoàiđồng đối với một số sâu hại chính trên đồng ruộng như sâu xanh, bướmtrắng, sâu xám, sâu tơ, sâu hại bông, sâu đo Các lọai sản phẩm thươngmại có trên thị trường khá nhiều như Vi-Bt 32000WP,16000WP; BTXentary 35WDG, Firibiotox P dạng bột, Firibiotox C dạng dịch cô đặc
Trang 7Hình 2.1 Sản phẩm Bt trên thị trường
2.1.2 Phân loại
Thuộc nhóm trừ sâu sinh học, có nguồn gốc vi sinh vật ( Bacillus thuringiensis), phổ diệt rộng và hữu hiệu với các loại sâu như sâu cuốn lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp …Có nhiều loại thuốc Bacillus thuringiensis trên thị trường thế giới như:- Bacilus thuringiensis var
aizawai kiểu serotype, hoạt chất ở dạng bào tử và tinh thể, chế biến thành
dung dịch đặc, dùng trừ ấu trùng mọt hại kho tàng Bacillus thuringiensis
var israelensis (tên khác: Teknar) hoạt chất ở dạng tinh thể ô-endotoxintạo thành qua lên men Bacillus thuringiensis Berliner var israelensis,Serotuper (H-14) Thuốc được gia công ở nhiều dạng như dịch, bột thấmnước… dùng trừ muỗi, ấu trùng ruồi
Bacillus thuringiensis var kurstaki (tên khác Bakthane, Agritol, Bacto
speine plus, Biotrol ), hoạt chất ở dạng bào tử và tinh thể ô-endotoxin
được tạo thành qua lên men Bacillus thuringiensis Berliner, var kurstaki,
Serotype H-3a 3b Thuốc được gia công thành nhiều dạng như bột thấmnước, sữa huyền phù, dung dịch đặc dùng trừ ấu trùng bộ Lepidopteranhư sâu khoang, sâu tơ, sâu xanh và nhiều loại sâu khác hại rau, màu và
Trang 8cây ăn trái Bacillus thuringiensis var morrisoni, hoạt chất ở dạng bào tử
và tinh thể ô-endotoxin được tạo thành qua lên men Bacillus
thuringiensis Berliner var morrisoni, serotype 8a 8b.Thuốc được gia công
thành dạng bột khô tan trong nước và bột thấm nước, dùng trừ ấu trùng bộ
Lepidoptera hại rau màu, cây ăn trái, cây cảnh, cây công nghiệp Bacillus thuringiensis var San Diego (tên khác: Myx 1850), dùng để trừ bọ cánh
cứng cho khoai tây, cà chua, cây xanh
2.1.3 Tính an toàn của thuốc sinh học Bt
Các sản phẩm Bt được sử dụng rộng rãi trên thế giới, chiếm 1 đến 2%tổng sản lượng thịtrường thuốc trừ sâu trên thị trường thế giới vào nhữngnăm 1990 Protein Cry có tính đặchiệu cao tới các loài côn trùng có chủđích Các protein Cry ít hoặc không ảnh hưởng tới các loài sinh vật khác.Trong gần 40 năm được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, chúng ta chưatìm thấy ảnh hưởng xấu của chúng tới sức khỏe con người hay môi trường( EPA, 1998a; Mc Clontock et A; 1995 ) Kể từ năm 1961 đến năm 1998tại Hoa Kỳ hiện có ít nhất 180 sản phẩm vi sinh Bt đã được đăng ký kiểmđịnh Tại châu Âu có hơn 120 sản phẩm Theo cuộc khảo sát gần đây củaWHO về tính an toàn của sản phẩm vi sinh Bt và đã khẳng định rằng:
“Không tồn tại mối nguy hiểm nào của sản phẩm Bt tới con người, độngvật có xương sống khác hoặc tới các sinh vật không chủ đích khác”(IPCS, 2000)
2.1.3.1 Sức khỏe con người
Trang 9Các nghiên cứu về tính an toàn của thuốc trừ sâu vi sinh Bt trong hơn
40 năm đã chứng minh rằng không tìm thấy dấu hiệu ảnh hưởng nào tớiviệc tăng cân, khám nghiệm lâm sàng hay trên tử thi (McClintock et al.,1995) Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ (US Environmental PrôtectinAgency US-EPA) đã triển khai những đánh giá độc tố và thậm chí cácprotein Bt đã được thử ở liều lượng cao hơn Theo Extension ToxicologyNetwork (Extoxnet), các dự án về thông tin thuốc trừ sâu ở một số trườngđại học của Hoa kỳ cho thấy “Kết quả cuộc thử nghiệm trên 18 người mỗingày ăn 1 gram Bt thương mại trong vòng 5 ngày, và trong các ngày khácnhau… không gây ra chứng bệnh gì Những người ăn 1 gram Bt/ngàytrong 3 ngày liên tục hòan toàn không bị ngộ độc hay nhiễm bệnh” Hơnnữa, ở mức phân tử protein nhanh chóng bị phân hủy bởi dịch vị dạ dày(trong điều kiện phòng thí nghiệm) (Extoxnet, 1996)
2.1.3.2 Ảnh hưởng đến môi trường
Nước ngầm và hệ sinh thái đất: Nước ngầm protein Bt tồn tạitương đối bền trong đất và được phân loại vào dạng bất động vì nó không
có khả năng di chuyển hoặc thấm qua nước ngầm Protein này không bềnvững trong điều kiện đất axit, và bị phân hủy nhanh chóng khi phơi dướiánh sáng mặt trời, dưới tác động của tia UV Các chuyên gia đã tiến hànhnhững nghiên cứu độc lập nhằm điều tra các ảnh hưởng của cây trồng Btđối với sinh vật đất và các loài côn trùng khác được xem là có ích trongnông nghiệp Kết quả cho thấy, chúng không gây ra ảnh hưởng bất lợi đốivới các sinh vật đất không phải là đích tấn công của chúng, thậm chí ngay
cả khi các sinh vật này được xử lý Bt với liều lượng cao hơn nhiều so vớithực tế có thể xảy ra trong điều kiện trồng trọt tự chothấy không có sự
Trang 10thay đổi nào trong quần thể vi sinh vật đất giữa các cánh đồng có nguyênliệu thực vật Bt và cánh đồng có nguyên liệu thực vật truyền thống(Donegan và cộng sự, 1995), cũng như không quan sát thấy sự khác biệtgiữa các cánh đồng trồng cây Bt và cây không chuyển gen Bt (Donegan
và cộng sự, 1996 )
2.1.3.3 Động vật và côn trùng
Các thử nghiệm tiến hành trên chó, chuột, chuột lang, thỏ, cá, ếch, kỳnhông và chim cho thấy protein Bt không gây ra những ảnh hưởng có hại.Cũng cần nhấn mạnh rằng, độc tố cũng hoàn toàn không gây ảnh hưởngđến các loài côn trùng có ích hoặc động vật ăn thịt như một số loài ong và
bọ cánh cứng (Extoxnet, 1996) Năm 1999, có một báo cáo về ảnh hưởng
có hại của hạt phấn từ cây ngô Bt đến ấu trùng của loài bướm Monarch.
Báo cáo này đã gây ra mối quan tâm và lo ngại về những rủi ro mà thựcvật Bt có thể gây ra đối với sinh vật không cần diệt Tuy nhiên, nhữngnghiên cứu gần đây cho thấy ngô Bt gây ảnh hưởng không đáng kể đối
với quần thể bướm Monarch trên cánh đồng Nỗ lực nghiên cứu hợp tác
giữa các nhà khoa học Hoa Kỳ và Canada đã cung cấp những thông tin đểxây dựng quá trình đánh giá rủi ro tiêu chuẩn về ảnh hưởng của ngô Bt
đối với quần thể bướm Monarch Họ đi đến kết luận rằng, hầu hết các
giống lai thương mại, protein Bt được biểu hiện với nồng độ thấp tronghạt phấn và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng như trên cánh đồngcho thấy mọi mật độ hạt phấn đều không gây ảnh hưởng có hại trên đồngruộng
2.1.3.4 Tính an toàn của cây trồng được bảo vệ bởi Bt được chứng minh nhờ các đặc tính sau
Trang 11+ Cây trồng được bảo vệ bởi Bt không có độc tố tới con người vàkhông tìm thấy dấu hiệu của sự dị ứng.
+ Dựa trên hai tiêu chí (về lương thực và thực phẩm) thì cây trồng Bt
là an toàn cho tiêu thụ
+ Các protein Cry gần như không có độc tố tới các sinh vật không chủđích, ngoại trừ các loài côn trùng có quan hệ gần gũi với vật chủ đích.+ Protein Cry, các marker và cây trồng Bt không tìm thấy rủi ro tớimôi trường
2.1.4 Ứng dụng của chế phẩm Bt
2.1.4.1 Diệt sâu bệnh
Ngày nay các chế phẩm sinh học an toàn cho phòng trừ sâu hại cây trồng
và nông sản bảo quản đã được khuyến khích, ứng dụng để thay thế dần các thuốc
trừ sâu hoá học, trong đó thuốc trừ sâu vi sinh Bacillus thuringiensis (gọi tắt là
Bt) được dùng rộng rãi nhất Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã córất nhiều cố gắng để phân lập vi khuẩn này từ môi trường của nhiều nước trênthế giới với hy vọng tìm ra những chủng Bt có phổ gây bệnh mới và khoảng vậtchủ rộng hoặc nâng cao hoạt tính các chủng Bt đối với các nhóm côn trùng mới,hay tìm kiếm nguồn gen từ những chủng phân lập cho các kỹ thuật di truyền tiếptheo Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học hiện đại, đặc biệt làcông nghệ gen đã mở ra những tiềm năng hết sức to lớn cho việc phát triển thuốctrừ sâu sinh học Bt Việc làm giàu thêm bộ sưu tập các chủng B thuringiensisphân lập ở Việt Nam và nguồn gen quý từ những chủng này nhằm tạo ra cácchủng tái tổ hợp mới có phổ diệt sâu rộng hơn đối với một số loài côn trùngquan trọng là rất cần thiết.Đã thử nghiệm hoạt tính diệt sâu của 10 chủng B.thuringiensis var kurstaki phân lập có tinh thể hình quả trám, trong đó 9/10
Trang 12chủng có hoạt tính diệt 90 - 100% đối với sâu tơ P xylostella và sâu keo S.exiqua; 7/10 chủng có hiệu quả diệt 80-90% đối với sâu khoang S litura; 6/10chủng có hoạt tính diệt 50-60% đối với sâu bông H armigera 10/10 chủng cóhiệu quả diệt 100% đối với sâu ngài gạo C cephalonica.
2.1.4.2 Cây trồng Bt
Cây trồng Bt là công cụ diệt sâu bệnh thực vật mới Vấn đề khai thácmọi khả năng giảm thiệt hại mùa màng và tăng sản lượng lương thực trởnên cấp bách khi dân số toàn cầu tăng lên nhanh chóng và diện tích đấtcanh tác lại giảm đáng kể Cùng với kỹ thuật canh tác nông nghiệp thíchhợp, công nghệ kháng côn trùng Bt có thể đem lại rất nhiều lợi ích choloài người
• Những lợi ích của cây trồng Bt:
• Tăng cường quản lý sâu bệnh
• Giảm sử dụng thuốc trừ sâu
• Thu được lợi nhuận nhiều hơn
• Cải thiện điều kiện cho các sinh vật có ích
• Ngô chứa ít độc tố mycotoxin – độc tố có thể gây chết gia súc và ung
thư cho người
• Quản lý tính kháng côn trùng (IRM) Cây Ngô Bt kháng côn trùng biếnđổi gen
2.1.4.3 Ngoài ra vi khuẩn Bt còn được dùng để diệt lăng quăng
Một nhóm các nhà khoa học tại Viện Pasteur TPHCM vừa nghiên cứu
thành công chế phẩm vi sinh từ chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis
subsp israelensis serotype diệt lăng quăng
TS Hồ Thị Hồng Nhung - Viện Pasteur TP.HCM cùng các cộng sựvừa nghiên cứu thành công một loại chế phẩm vi sinh học từ chủng vikhuẩn có tác dụng diệt trừ được lăng quăng trong nhiều điều kiện sống
Trang 13khác nhau Chỉ cần 200g chế phẩm này, với giá thành khoảng 300.000đồng có thể bảo vệ được một khu vực có diện tích 1 ha khỏi nạn lăngquăng.
Loại chế phẩm sinh học chứa vi khuẩn này có tác dụng diệt lăng quăngtrong nhiều điều kiện sống khác nhau, từ ao tù nước đọng cho đến nướckênh rạch
Khi Bt theo nước và thức ăn vào trong ruột của lăng quăng, độc chấtcủa vi khuẩn sẽ gây thủng ruột và diệt lăng quăng
Trên thế giới, các nước phát triển như Bắc Mỹ, Châu Âu đã kiểm soátđược dịch sốt xuất huyết do hạn chế được lăng quăng Một trong các biệnpháp là sử dụng chế phẩm vi sinh có thành phần Bti rải xuống các khuvực tự nhiên có muỗi sinh sống
Bt có thể giết được mọi loại lăng quăng muỗi thường cũng như muỗitruyền bệnh sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản, sốt rét, hay loại bệnh mớinhư viêm não Nipar (Philipine), bệnh viêm não Chikungunya
2.2 Vi khuẩn bacillus thuringiensis
2.2.1 Đặc điểm vi khuẩn Bacillus thuringensis (Bt)
Bacillus thuringiensis là loài vi khuẩn đất điển hình được phân lập ở
vùng Thuringia, Đức Ở Việt Nam trong số 185 mẫu đất, bùn thu thập ở
Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thái Bình, Hải Dương, Hưng Yên, NinhBình đã phân lập được 920 chủng Bacillus với đặc điểm Gram +, hìnhque, bào tử không phình Chỉ có 295 chủng trong số đó có tinh thể hìnhtròn, tháp đôi, hình kim Các chủng Bacillus có tinh thể được phân loại
thành loài Bacillus thuringiensis (Bt)
Trang 14Bt có trong các mẫu đất ruộng, đất vườn, bùn nước, ao hồ… Hình dạngtinh thể (một trong những đặc điểm quan trọng để phân loại Bt thành loàiphụ) rất đa dạng Phần lớn các chủng Bt phân lập có dạng tinh thể hìnhtháp đôi, một số hình cầu và một số chủng có tinh thể với các hình dạngkhác nhau Bt là trực khuẩn sinh bào tử hiếu khí không bắt buộc, gramdương (không mất màu nhuộm khi tẩy bằng iôt và cồn, kích thước 3(-)6
µm, có phủ tiêm mao không dày, tế bào đứng riêng rẽ và xếp thành từngchuỗi, chứa tinh thể độc có khả năng diệt sâu Bt phát triển trong điềukiện nhiệt độ 15(-)45oC nhưng thích hợp nhất 29(-)30oC Bào tử dạnghình oval, hình trứng dài 1,2 – 1,6 µm
Hình 2.2 Vi khuẩn Bacillus thuringensis
Trang 15Hình 2.3 Khuẩn lạc vi khuẩn Bacillus thuringensis
Trưởng thành mỗi tế bào vi khuẩn có một bào tử hình trứng và mộttinh thể độc hình quả trám
Hình 2.4 Tế bào vi khuẩn Bt với tinh thể (crystal) và bào tử (spore)
2.2.2 Đặc điểm tinh thể độc và cơ chế tác động của vi khuẩn Bacillus thuringiensis
2.2.2.1 Đặc điểm tinh thể độc
Dựa vào cơ chế tác động diệt côn trùng người ta xác định có 4 loại độctố:- Nội độc tố endotoxin, còn gọi là tinh thể độc crystal: cry I, cry II, cryIII, cry IV Hầu hết là các chủng Bt có một hoặc nhiều gen tiền độc tố Cơ
Trang 16sở gây bệnh cho côn trùng chính là các gen Cry khác nhau Gen Cry đượcchia thành 4 lớp chính: Cry I, II, III, IV.
+ Gen Cry I: Thường tổng hợp các protein hình thoi gây bệnh cho côntrùng bộ cánh vẩy
+ Gen Cry II: Tạo tinh thể dạng hình tháp gây bệnh cho côn trùng bộcánh vẩy và côn trùng bộ 2 cánh Ví dụ như gen Cry IIA gây bệnh cho
loài Lymantria dispa, Cry IIB Helicoverpaarmigera.
+ Gen Cry III: Tổng hợp tinh thể dạng hình thoi, gây bệnh cho côn
trùng bộ cánh cứng Coleoptera
+ Gen Cry IV: Tổng hợp cả tinh thể dạng hình thoi và hình tháp, chỉ
gây bệnh cho côn trùng bộ 2 cánh Diptera.
Hình 2.5 Pansy peacock
Trang 17Hình 2.6 Diaethria
Hình 2.7 Helicoverpa armigera
Trang 18Hình 2.8 Lymantria dispa
Hình 2.9 Bộ cánh cứng coleoptera
Hình 2.10 Bộ 2 cánh Diptera
Trang 19Năm 1955, C.L Hannay và P.C Fitz James xác định được bản chấtprotein có liên quan đến độc tính của vi khuẩn Tinh thể độc của Bt códạng hình thoi, hình quả trám, hình tháp mang bản chất protein và có độctính cao với rất nhiều loại côn trùng, chiếm 30% trọng lượng khô của tếbào Khi nhuộm xanh metylen hoặc fusin đỏ thì độc tố bắt màu dưới kínhhiển vi đối pha tinh thể độc Tinh thể độc rất bền vững ở nhiệt độ cao, cótrọng lượng phântử là 5000 đơn vị và không phải bào tử nào cũng có tinhthể độc Trong quá trình bảo quản nếu để lâu Bt sẽ mất hoạt tính do tinhthể độc bị biến dạng hoặc phân huỷ Chất formandehyde 20% và tia tửngoại có thể làm mất hoạt tính của tinh thể độc.
Hình 2.11 Bào tử Bt và tinh thể độc
Bản chất hóa học của tinh thể: trong tinh thể độc có nhiều loại acidamin, trong đó có hai loại có tỉ lệ cao nhất là acid glutamic và acidasparaginic Trong tinh thể có chứa lượng khá lớn 5 nguyên tố C, N, H,
O, S Ngoài ra còn chứa 19 nguyên tố khác nhưng không có P.Các phân
tử có khối lượng lớn thì có độc tính còn loại có phân tử lượng nhỏ thì