Grupo de MicrobiologGrupo de Microbiologíía de la a de la U. Nacional de Colombia. U. Nacional de Colombia.

Uso de inoculantes microbianos aislados de manglar.Uso de inoculantes microbianos aislados de manglar.

Javier Vanegas Guerrero Javier Vanegas Guerrero (Bi(Bióólogo, MSc en Microbiologlogo, MSc en MicrobiologííaaEst. Doctorado BiotecnologEst. Doctorado Biotecnologíía).a).

Jimena SJimena Sáánchez nchez (U. Nacional, sede Bt(U. Nacional, sede Btáá))

Tania Galindo Tania Galindo (U. Nacional, sede Bt(U. Nacional, sede Btáá))

Jaime PolanJaime Polaníía a (U. Nacional, sede Medell(U. Nacional, sede Medellíín).n).

Gina HolguGina Holguíín n (CIBNOR).(CIBNOR).

FFiinnaanncciiaacciióónn

�� Universidad Nacional de Colombia.Universidad Nacional de Colombia.

�� Proyectos CONACYT: Proyectos CONACYT: ““DiseDiseñño de inoculantes bacterianos mixtos que o de inoculantes bacterianos mixtos que promueven el crecimiento de plantas de manglarpromueven el crecimiento de plantas de manglar”” y y ““Estudio de la mitigaciEstudio de la mitigacióón del estrn del estréés salino en plantas de s salino en plantas de chile utilizando composta y bacterias promotoras de chile utilizando composta y bacterias promotoras de crecimiento vegetalcrecimiento vegetal””. .

�� Programa de Movilidad de Investigadores MPrograma de Movilidad de Investigadores Mééxicoxico--Colombia CONACYTColombia CONACYT--COLCIENCIAS.COLCIENCIAS.

�� Centro de Investigaciones BiolCentro de Investigaciones Biolóógicas del Noroeste de gicas del Noroeste de MMééxico (CIBNOR), La Paz xico (CIBNOR), La Paz -- Baja California Sur.Baja California Sur.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN.N.

�� ProblemProblemáática: 1. Suelos salinos.tica: 1. Suelos salinos.2. Reforestaci2. Reforestacióón de manglares.n de manglares.

�� Bacterias Promotoras de Crecimiento Vegetal.Bacterias Promotoras de Crecimiento Vegetal.

�� Mecanismos de AcciMecanismos de Accióón.n.

�� Antecedentes.Antecedentes.

�� Resultados.Resultados.

Suelos salinos.Suelos salinos.

�� Regiones Regiones ááridas.ridas.

�� Crecimiento vegetal y Crecimiento vegetal y Productividad.Productividad.

�� 20%20% salinizacisalinizacióón n secundaria*secundaria*11..

Colombia Colombia **22 ::

Costa AtlCosta Atláántica.ntica.2.500.000 ha.2.500.000 ha.

Valle del Cauca.Valle del Cauca.(120 mil ha.)(120 mil ha.)

Valle del magdalena.Valle del magdalena.

Cundinamarca.Cundinamarca.

Llanos orientales.Llanos orientales.

1. Mayak et al., 2004 2. Universidad del Valle, 2005

EstrEstréés salinos salino

�� Factores osmFactores osmóóticosticos No disponibilidad No disponibilidad de agua.de agua.

�� Factores iFactores ióónicosnicos Toxicidad iToxicidad ióónica.nica.

�� Cambio en la expresiCambio en la expresióón de fitohormonas.n de fitohormonas.

�� Alterada por inoculantes.Alterada por inoculantes.

Azcon-Bieto y Talon, 2000

IMPORTANCIA MANGLARES.IMPORTANCIA MANGLARES.

�� Servicios ambientales.Servicios ambientales.

�� Altamente productivos.Altamente productivos.

�� Exportadores de materia Exportadores de materia orgorgáánica.nica.

�� HHáábitat de reproduccibitat de reproduccióón y n y desarrollo.desarrollo.

�� Estabilizador de suelos.Estabilizador de suelos.

La contribuciLa contribucióón den delas bacteriaslas bacteriasa las pesquera las pesquerííasas

HOLGUIN et al., 1999.

CIENCIA Y DESARROLLO

SituaciSituacióón de manglares.n de manglares.� 379.349 ha de manglar (2003).ha de manglar (2003).�� Estado crEstado críítico.tico.�� ReducciReduccióón de su cobertura:n de su cobertura:

7.965 ha/ha/ anuales (17 aanuales (17 añños).os).Zonas hipersalinas.Zonas hipersalinas.

*1. Álvarez-León, R. 2003.

�� Oferta ambiental de los bienes y Oferta ambiental de los bienes y servicios.servicios.

�� La abundancia y diversidad de La abundancia y diversidad de recursos pesqueros.recursos pesqueros.

�� La calidad, desarrollo y La calidad, desarrollo y productividad de los bosques.productividad de los bosques.

Mecanismos de AcciMecanismos de Accióónnen la promocien la promocióón de crecimiento vegetal*n de crecimiento vegetal*

1) La fijaci1) La fijacióón bioln biolóógica del nitrgica del nitróógeno.geno.

2) Solubilizaci2) Solubilizacióón de diferentes minerales (fosfatos).n de diferentes minerales (fosfatos).

3) Producci3) Produccióón de reguladores de crecimiento (auxinas, n de reguladores de crecimiento (auxinas, citoquininas, giberelinas y actividad ACC deaminasa).citoquininas, giberelinas y actividad ACC deaminasa).

4) Aumento de actividad de otras simbiosis (4) Aumento de actividad de otras simbiosis (RhizobiumRhizobium sp sp y y micorrizas).micorrizas).

5) Hip5) Hipóótesis aditiva, la intervencitesis aditiva, la intervencióón de varios mecanismos.n de varios mecanismos.

* * (( Vessey, 2004)Vessey, 2004)

Bacterias promotoras de crecimiento Bacterias promotoras de crecimiento vegetal.vegetal.

� Reducen agroquímico.

� Producción económica.

� Restauración de ecosistemas.

� Mitigar el efecto del estrés salino1,2

1. Mayak et al., 2004 2. Bashan et al., 2000* Kennedy et al., 2004

�� En los seres vivos: macronutriente.En los seres vivos: macronutriente.

�� En el Suelo: En el Suelo: Deficientes en N.Deficientes en N.NitrNitróógeno Orggeno Orgáánico.nico.N0N033

--= Desnitrificaci= Desnitrificacióón y Lixiviacin y Lixiviacióón.n.NHNH44

++= = VolatilizaciVolatilizacióón, nitrificacin, nitrificacióón y n y retenciretencióón en arcillas.n en arcillas.

�� En la AtmEn la Atmóósfera: En abundancia (78%). sfera: En abundancia (78%). NN22 estableestable

FIJACIFIJACIÓÓN DEL NITRN DEL NITRÓÓGENOGENO..

BIOLBIOLÓÓGICA. GICA. �� T. AmbienteT. Ambiente�� EconEconóómica.mica.�� No contaminante.No contaminante.

COMERCIALCOMERCIAL..�� 500500°°CC�� Costosa.Costosa.�� EutroficaciEutroficacióón.n.

NN2 2 2 NH2 NH33

AcetilenoAcetileno EtilenoEtilenonitrogenasa

FijaciFijacióón de fosfatos en el suelon de fosfatos en el suelo

¡ En 60 a 80 años se acabaría la reserva de fósforo mineral !

Suelos Suelos áácidoscidos Suelos alcalinosSuelos alcalinosFe, AlFe, Al Ca, MgCa, Mg

algunos manglares

colombianos

Vessey, 2004 Valero, 2002

Reguladores de crecimiento vegetal (PGR)Reguladores de crecimiento vegetal (PGR)

Antecedentes.Antecedentes.� Holguín et al., 2001 (Microcoleus)

A. germinansLa concentración total de nitrógeno en plántulas inoculadas aumento.

� (Bashan et al., 2000). Salicornia(planta halófita).

Vibrio y Phylobacterium (diazótrofos).

Crecimiento de un 44 a 102% 500% contenidos de N 94% el de ácidos grasos.

� Ravikumar et al., 2004

3 sp de Azotobacter. Manglar

� Bajo condiciones salinas de 30 g/l de NaCl.

� Alto crecimiento.

� Fijación de nitrógeno.

� Producción de auxinas.

� Rhizophora mangle =Biomasa de raíces (98.2%)Biomasa de vástago (30%), Longitud de raíz (48.45%)Área foliar (277.86%)Niveles de clorofila (151%) y Carotenoides (158%).

� Bacilio et al., (2004) Azospirillum plántulas de maíz

estrés salino.Incremento: La altura,

Peso seco de las raíces y hojas.

Bacilio et al., (2004)

Mayak et al., (2004).

Bacterias Tomate ambientes salinos. Estrés salino.

Actividad ACC deaminasa.Incrementaron los parámetros de crecimiento.

EstrEstréés por Inundacis por Inundacióón.n.

Grichko and Glick 2001

METODOLOGIAMETODOLOGIA..

1.Muestreo

5. Caracterización4. Reducción de

Acetileno

3. Purificación Morfotipos

2. Procesamiento

6. Efecto de Inoculación

1. Muestreo y Procesamiento1. Muestreo y Procesamiento

10 Plántulas por especie

Cinco muestras integradas por

especie

2 muestreos

1. Enriquecimiento en Nfb

Diluciones

2. Siembra en placa (AN, Nfb)

ReducciReduccióón n deldel Acetileno.Acetileno.( Lozano, 1998)

Acetileno

ARA

ACTIVIDAD NITROGENASAACTIVIDAD NITROGENASA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

G10M17G9,2M9,8G9,7G12 M4G13M 9,1 M2 M1 G5

M18M19G11 M9

Morfotipos

Act

ivid

ad N

itrog

enas

a (n

mol

etile

no/fr

asco

/hor

a)

AIA

Crecimiento

Estrés salino

Cucumis meloL. esculentum

R. mangleR. mangle

A. germinans

ManglarN2

Cepa G10

Vanegas, 2004 Galindo, 2005

Bioensayo en TomateBioensayo en Tomate

EFECTO DE INOCULACEFECTO DE INOCULACÍÍONON

�� PlPláántulas de tomate.ntulas de tomate.

�� Bajo dos concentraciones de Bajo dos concentraciones de salinidad y de nitratos.salinidad y de nitratos.

�� Longitud y biomasa de raLongitud y biomasa de raííces y ces y vváástago, stago, áárea foliar.rea foliar.

�� ANOVA y prueba de DuncanANOVA y prueba de Duncan

Tratamientos.Tratamientos.

Soluciones Nutritivas

Relación entre aniones.NO3

- = (H2PO4- + SO4

-)CE (dSm -1) pH

1. Salinidad A Nitratos B

46,0 : 54,0 4,8 5.8

2. Salinidad A Nitratos A

72,7 : 27,3 4,8 5.8

3. Salinidad B Nitratos B

46,0 : 54,0 2,27 5.8

4. Salinidad B Nitratos A

72,7 : 27,3 2,27 5.8

BIOMASA SECABIOMASA SECA

b b

b b

b

b

a

b

0

50

100

150

200

250

300

350

Bio

mas

a se

ca (

mg)

I N I N I N I N

SA NB SA NA SB NB SB NA

Tot.

Raíc.

Vast.

ÁÁrea Foliar (cmrea Foliar (cm22))

b b

bb

b

b

a

b

0

10

20

30

40

50

60

70

80

I N I N I N I N

SA NB SA NA SB NB SB NA

Efecto de InoculaciEfecto de Inoculacióónn

SBNA

SANB

SBNB

Aislamiento de MSFAislamiento de MSF

lavadoSRS (1963)

Ca3(PO4)2

Enriquecimiento

7 días

110 rpm

T = 37 ºC

Siembra en placa en SRS sólido (0.1 mL x 3)

Aislamiento

AislamientosAislamientos

Debaryomyces hansenii

Aspergillus niger

9 aislamientos bacterianos solubilizadoras de fosfatos… Aquaspirillum, Aeromicrobium.

EvaluaciEvaluacióón de actividad n de actividad solubilizadora de fosfatossolubilizadora de fosfatos

Pre-inóculo:

SRS líquido

SRS líquido

Medición de fosfato soluble en el medio: reacción colorimétrica detectable con espectofotómetro

pH??? # células o biomasa

SolubilizaciSolubilizacióón de fosfato inorgn de fosfato inorgáániconico

ef

b cc c c c c d

e

efef

f f

fg

g

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450B

lanco

SA

8(1

)

SR

1

HSF2

B1

BA

10

BA

13

SR

2(1

)

SA

7

B2

HSF11

SA

4(2

)

BA

9

BA

12

HSF10

SA

4(3

)

BR

4

HSF9

Aislamiento

Fosf

ato

solu

bli

zado (m

g*L-1

)

3

4

5

6

7

pH

ComparaciComparacióón de valores medios n de valores medios de solubilizacide solubilizacióón en diferentes n en diferentes

manglares.manglares.

�� MenoresMenores : : San AndrSan Andrééss(190 mg*L(190 mg*L--11*24h*24h--11))

�� IntermediosIntermedios : : BarBarúú(226 mg*L(226 mg*L--11*24h*24h--11) )

�� MayoresMayores : : MMééxicoxico(460 mg*L(460 mg*L--11*24h*24h--11))VVáázquez zquez et al., et al., 2000)2000)

Factores que pueden explicar esto: estado de Factores que pueden explicar esto: estado de conservaciconservacióón, cantidad de reserva de fn, cantidad de reserva de fóósforo sforo inorginorgáánico, aportes externos de fnico, aportes externos de fóósforosforo

Ensayos con plEnsayos con pláántulas de manglentulas de mangle

A partir de propágulos bajo invernadero:

Sí se obtuvo respuesta

En transplante y en plántulas ya establecidas: No se obtuvo respuesta

Ensayos con propEnsayos con propáágulos de gulos de A. A. germinansgerminans

�� Inoculantes pueden agilizar procesos de Inoculantes pueden agilizar procesos de reforestacireforestacióón cuando se utilicen pln cuando se utilicen pláántulas bajo ntulas bajo condiciones de vivero.condiciones de vivero.

Crecimiento en patilla Crecimiento en patilla

BB

B BC

D D DA

E'D'D'

C'

A'

B'

A'

B'

A'

D''D''D''

BC''

B''

C''

C''

A''

B''

D'''D'''

D'''

C'''

B'''B'''B'''

A'''

0

20

40

60

80

100

120

140C

8

A. B

rasi

lens

e C

d

* V

ibrio

6hc

Par

acoc

occu

s 4b

c

* V

ibrio

1hc

Aer

omon

as 7

yc

Pse

udom

onas

6a

Vib

rio 1

mbc

Bla

nco

med

io

Cepa

[AIA

] µg*

mL-1

12 h24 h48 h72 h

A'''

ProducciProduccióón de AIAn de AIA

ConclusionesConclusiones

�� Alta actividad biofertilizante de Alta actividad biofertilizante de microorganismos asociados a manglar.microorganismos asociados a manglar.

�� Bacterias Fijadoras de nitrBacterias Fijadoras de nitróógenogeno�� Solubilizadoras de fosfatoSolubilizadoras de fosfato

�� Potencialidad para reforestaciPotencialidad para reforestacióón e n e inoculantes de plantas de interinoculantes de plantas de interéés s comercial.comercial.

�� Mitigadoras de estrMitigadoras de estréés salino.s salino.

�� Ensayos a nivel de campo.Ensayos a nivel de campo.

�� EvaluaciEvaluacióón en otras especies comerciales.n en otras especies comerciales.

�� FormulaciFormulacióón del inoculante.n del inoculante.

�� Evaluar colonizaciEvaluar colonizacióón.n.

�� Potencializar la actividad microbiana.Potencializar la actividad microbiana.

Perspectivas y preguntas.Perspectivas y preguntas.

Agradecimientos.Agradecimientos.

Colciencias por el Apoyo a Doctorados Nacionales.Colciencias por el Apoyo a Doctorados Nacionales.

INVEMAR por su invitarnos a Primer Taller de INVEMAR por su invitarnos a Primer Taller de BiotecnologBiotecnologíía Marina.a Marina.

BIBLIOGRAFBIBLIOGRAFÍÍAA�� Bacilio M., H. RodrBacilio M., H. Rodrííguez, M. Moreno, J. Hernguez, M. Moreno, J. Hernáández, y Y. Bashan (ndez, y Y. Bashan (20042004). ).

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Javier Van

egas G

uerrero