Antagonic and plant growth-promoting effects of bacteria isolated from mine tailings at El Fraile, Mexico / Efecto antagónico y promotor del crecimiento vegetal de bacterias aisladas de losjales mineros de El Fraile, México

Abstract Mine tailings contain high concentrations of heavy metals such as As, Pb, Cu, Mn, andFe, which are detrimental to the health of humans and the environment. In tailings at the ElFraile mine in Guerrero, Mexico, some plant species are apparently tolerant of heavy metals andcan be found growing in the tailings. These plants could be associating with heavy metal-tolerantbacteria that promote plant growth and improve biomass production, and these bacteria couldbe a useful alternative for bacteria-assisted phytoremediation. The objective of this study wasto isolate bacteria detected in the mine tailings at El Fraile-Taxco, focusing on those in the soilfrom the rhizosphere, the inner tissue of the root, leachate, and water, which have the poten-tial to promote plant growth. The ability of the isolated bacteria to promote plant growth wasevaluated in vitro. Of the 151 morphotypes isolated, 51% fix nitrogen, 12% dissolve phosphates,and 12%, 39.7%, and 48.3% produce indole acetic acid, gibberellins, and siderophores, respec-tively. In addition, 66.7% were observed to produce lytic enzymes, such as proteases, celluloses,lipases, esterases, and amylases, which exhibited activity against Fusarium, Aspergillus, andColletotrichum. The use of 16S rRNA analysis led to the identification of the bacterial generaChryseobacterium, Bacillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Staphylococcus, Curtobacterium,Enterobacter, Agrobacterium, Ochrobactrum, Serratia, Stenotrophomonas, and Acinetobac-ter. The bacteria isolated from the rhizosphere exhibited the greatest ability to fix nitrogenand produced indole acetic acid, gibberellins, siderophore, and lytic enzymes. In addition, theisolates collected from the soil samples demonstrated ability to solubilize phosphate.

Resumen Los jales mineros contienen una alta concentración de metales pesados como As, Pb, Cu, Mn y Fe. Estas altas concentraciones de metales son perjudiciales para la salud humana y el medio ambiente. En los jales mineros de El Fraile, México, es posible detectar especies de plantas tolerantes a los metales pesados; estas plantas podrían estar asociadas con bacterias capaces de promover su crecimiento, además de poseer actividad antagonista contra hongos. El objetivo de este estudio fue aislar de diferentes microambientes (suelo rizosférico, tejido de raíz, lixiviado y agua) del área del jale El Fraile bacterias con potencial de promover el crecimiento vegetal y actividad antagonista contra hongos fitopatógenos. Estudios in vitro demostraron que el 51% de los morfotipos aislados (151 en total) fijan nitrógeno y el 12% disuelven fosfatos. Asimismo, el 12, 39,7 y 48,3% producen ácido indolacético, giberelinas y sideróforos, respectivamente. Por otro lado, se observó que el 66,7% producía enzimas líticas como proteasas, celulasas, lipasas, esterasas y amilasas, además de exhibir actividad antagonista contra Fusarium, Aspergillus y Colletotrichum. Mediante análisis del gen 16S ARNr, se identificó a estas bacterias como pertenecientes a los géneros Chryseobacterium, Bacillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Staphylococcus, Curtobacterium, Enterobacter, Agrobacterium, Ochrobac-trum, Serratia, Stenotrophomonas y Acinetobacter. Las bacterias de la rizosfera exhibieron la mayor capacidad para fijar nitrógeno y produjeron ácido indolacético, giberelinas, sideróforos y enzimas líticas. Además, se detectó que las cepas aisladas de suelo rizosférico eran las que tenían la capacidad de solubilizar fosfatos.

Principales reguladores hormonales y sus interacciones en el crecimiento vegetal / Main hormonal regulators and their interactions in plant growth

Resumen Una hormona vegetal o fitohormona es un compuesto producido internamente por una planta, que ejerce su función en muy bajas concentraciones y cuyo principal efecto se produce a nivel celular, cambiando los patrones de crecimiento de los vegetales y permitiendo su control. Los reguladores vegetales son compuestos sintetizados químicamente u obtenidos de otros organismos y son, en general, mucho más potentes que los análogos naturales. Es necesario tener en cuenta aspectos críticos como oportunidad de aplicación, dosis, sensibilidad de la variedad, condición de la planta, etc., ya que cada planta requerirá de unas condiciones específicas de crecimiento que pueden afectarse por la concentración de ellos en el medio. Los reguladores vegetales son productos sintéticos que se han convertido en las primeras herramientas capaces de controlar el crecimiento y actividad bioquímica de las plantas por lo que su uso ha aumentado en los últimos años. Esta revisión busca hacer una recopilación bibliográfica de los primeros acontecimientos de la aplicación de los reguladores de crecimiento vegetal. Se presentan las principales características fisiológicas que pueden desarrollar la aplicación de estos sobre el crecimiento vegetal a nivel celular y su repercusión a nivel fenotípico; además, se describen las principales fitohormonas más conocidas en la aplicación biotecnológica. Entre ellas se encuentran auxinas, giberelinas, citoquininas, ácido abscísico, ácido salicílico, poliaminas, jasmonatos y derivados, brasinoesteroides, etileno y estrigolactonas. Se detallan las principales funciones a nivel del metabolismo vegetal y sus posibles interacciones intra e intercelular.

Abstract A vegetal hormone or phytohormone is a compound produced inside by a plant, that work in low concentrations and whose mainly effect occurs at the cellular level, changing the patterns of grow in vegetal organism and allow their control. The plant grows regulators are synthetic chemical compounds that can be obtained by the organism different to the plants and are more stronger that natural analogues, is necessary have in consideration different aspects like application opportunity, concentration, sensibility, plant condition, it's because every plant requires specific conditions of grow that can be affected by phytohormonal concentration in the soil or medium. The vegetal regulators are synthetic products that it has been converted in the mainly tool available to control the growing and biochemical activity of the plant and for that reason their use are increased in the last years. This review makes a bibliography compilation of the first events in the beginning of vegetal plant regulators application and presents the mainly physiologic characteristics that can be developed by application of vegetal hormones and their action in cellular and phenotypic response, furthermore we explain some of the mechanisms of action of the mainly ten phytohormones more knowledge in the biotechnological application: auxins, gibberellins, cytokinins, abscisic acid, salicylic acid, polyamines, jasmonates and derived compounds, brassinosteroids, ethylene, and strigolactones. We describe their mainly functions to vegetal metabolism and their possible interactions intracellular and extracellular.

Evaluación de métodos de extracción para la obtención del ácido giberélico en semillas germinadas de maíz (Zea mays L.) / Comparison of different extraction methods for giberelic acid obtention from corn (Zea mays L.) germinated seeds / Avaliação de metodologias de extração para a obtenção do ácido giberélico em sementes germinadas de milho (Zea mays L.)

Resumen El maíz (Zea mays L.) es el segundo cereal de mayor cultivo a nivel mundial el cual es empleado como materia prima en diferentes industrias. Hasta el momento no se han encontrado reportes de la obtención del ácido giberélico (GA3) en esta planta. En el presente trabajo se compararon los métodos de extracción sólido-líquido por lixiviación y la extracción dinámica con disolvente asistida por sonicación (DSASE) para la obtención del GA3 a partir de semillas germinadas de maíz. Los factores trabajados en la extracción por lixiviación fueron el método físico, el solvente y el tiempo, mientras que los parámetros por DSASE fueron el flujo, el solvente y el tiempo. La mayor concentración del GA3 se obtuvo con el método DSASE (30,012 mg/kg), empleando como solvente acetonitrilo-ácido fórmico 5% (80;20, v:v) a un flujo de 0,4 mL/min y un tiempo de extracción de 25,0 min. La identificación y la cuantificación del GA3 se realizó mediante cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) con detector de arreglo de diodos (DAD). Estos resultados evidenciaron que la DSASE es una alternativa novedosa para la obtención del GA3, dada su alta eficiencia, el bajo consumo de solvente y su simplicidad en la obtención del extracto.

Abstract Corn (Zea mays L.) is the second most cultivated cereal in the world and is used as raw material for different kind of industries. To date no reports about obtaining giberellic acid (GA3) from corn have been found. In the present study two methods for extracting solid samples were evaluated; lixiviation and dynamic sonication-assisted solvent extraction (DSASE), for obtaining giberellic acid from corn germinated seeds. In lixiviation, the physical method (agitation and sonication), solvent, and time were the parameters analyzed; while in DSASE the variables were; solvent, flow, and time. The most efficient technique was DSASE employing acetonitrile-formic acid 5% (80;20, v:v) as solvent at a flow of 0,4 mL/ min for 25,0 min, obtaining a concentration of 30,012 mg/kg giberellic acid. Identification and quantification were performed by high performance liquid chromatography (HPLC) with diode array detector (DAD). These results showed that dynamic sonication-assisted solvent extraction (DSASE) is a novel and powerful alternative technique for obtaining giberellic acid, because of its high efficiency; low solvent consumption and simplicity in obtaining the extract.

Resumo O milho (Zea mays L.) é o segundo cereal mais cultivado no mundo e é usado como matéria-prima em diferentes indústrias. Até a data não foram encontrados estudos da obtenção do ácido giberélico (GA3) neste cereal. Este trabalho teve como objetivo a comparação da metodologia de extração sólido-líquido por lixiviação e a metodologia de extração dinâmica com dissolvente assistida por sonicação (DSASE) para a obtenção do ácido giberélico a partir de sementes germinadas de milho (Zea mays L.). Na extração por lixiviação foram avaliados diferentes parâmetros; o método físico, o solvente e o tempo; e na metodologia DSASE estes parâmetros foram; o solvente, o fluxo e o tempo. A maior concentração de ácido giberélico (GA3) foi obtida com a metodologia DSASE, usando como solvente acetonitrila-ácido fórmico 5% v/v (80;20), fluxo de 0,4 mL/min e tempo de extração de 25,0 min. A identificação e a quantificação do GA3 foi realizada mediante cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção de arreglo de diodos (DAD). Os resultados evidenciaram que a DSASE foi uma excelente alternativa para a obtenção do ácido giberélico, por apresentar alta eficiência, pouco consumo de solvente e ser umatécnica simples para a obtenção do extrato.

Avaliação dos fitorreguladores auxina e giberelina na germinação e crescimento do arroz / Assessment of auxin and gibberellin on rice germination and growth / Evaluación de fitorreguladores auxina y giberelina en la germinación y crecimiento del arroz

O arroz (Oryza sativa L.) é uma planta da família das Poaceas (gramíneas), sendo um dos cereais mais cultivados no mundo. Os fitorreguladores como auxina e giberilina podem influenciar o crescimento e desenvolvimento das plantas como o arroz. O objetivo deste estudo foi avaliar a germinação e o crescimento do arroz sob diferentes doses de fitorreguladores (auxina e giberelina). Foram conduzidos dois experimentos, o primeiro para determinar a germinação e comprimento radicular das sementes de arroz. O segundo experimento foi conduzido para determinar a altura, massa seca da parte área (MSPA) e o conteúdo nitrogênio (N) da parte aérea (NPA). Nos dois experimentos foram testadas quatro doses de auxina + giberelina: 0 (testemunha); 200; 500 e 1000 mL ha­1. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com cinco repetições para cada tratamento nos dois experimentos. A germinação das sementes e o comprimento radicular foram aumentados com a aplicação de auxina e giberelina. A altura e o NPA foram aumentados significantemente com a aplicação de auxina e giberelina. Concluiu-se que a aplicação de auxina e giberelina na cultura do arroz aumentaram a germinação e o comprimento radicular das sementes. Além disso, aumentou a altura e o conteúdo de nitrogênio nas plantas de arroz.

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most widely grown cereals in the world. Phytoregulators such as auxin and gibberellin can influence both growth and development of plants such as rice. The aim of this study was to assess the germination and growth of rice under different doses of phytoregulators (auxin and gibberellin). Two experiments were performed, one to determine the germination and root length of rice seeds, and the second one to evaluated height, shoot dry mass (SDM) and shoot nitrogen content (SNC). Both experiments tested four doses of auxin + gibberellin (0 (control), 200, 500 and 1000 mL ha-1). The experimental design was completely randomized with five repetitions for both experiments. The germination and root length of rice seedlings were increased by the application of auxin and gibberellin. Rice height and SNC were significantly increased with the application of auxin and gibberellin. Thus, it can be concluded that the application of auxin and gibberellin in rice increases germination, root length, plant height and nitrogen content.

El arroz (Oryza sativa L.) es una planta de la familia Poaceas (gramíneas), siendo uno de los cereales más cultivados en el mundo. Los fitorreguladores como auxina y giberelina pueden influir en el crecimiento y desarrollo de plantas, como el arroz. El objetivo de este estudio ha sido evaluar la germinación y el crecimiento del arroz bajo diferentes dosis de fitorreguladores (auxina y giberelina). Se realizaron dos experimentos, el primero para determinar la germinación y longitud de la raíz de las semillas de arroz. Se llevó a cabo un segundo experimento para determinar la altura, masa seca de la parte aérea (MSPA) y el contenido de nitrógeno (N) de la parte aérea (NPA). En ambos experimentos, se ensayaron cuatro dosis de auxina + giberelina: 0 (testigo); 200; 500 y 1000mL ha-1. El diseño experimental fue completamente al azar con cinco repeticiones para cada tratamiento en ambos experimentos. La germinación de las semillas y la longitud de la raíz se incrementaron mediante la aplicación de auxina y giberelina. La altura y el NPA se incrementaron de manera significativa mediante la aplicación de auxina y giberelina. Se concluye que la aplicación de auxina y giberelina en el cultivo de arroz incrementa la germinación y longitud de la raíz de las semillas. Además, incrementó la altura de plantas de arroz con nitrógeno.