Identificación de bacterias productoras de Polihidroxialcanoatos (PHAs) en suelos contaminados con desechos de fique / Identification of polyhydroxyalkanoate-producing bacteria in soils contaminated with fique wastes

Los Polihidroxialcanoatos (PHAs) son biopolímeros con características similares a los plásticos sintéticos, pero rápidamente biodegradables dado su origen microbiano. En esta investigación se aislaron 248 colonias bacteriales de suelos contaminados con residuos del beneficio de fique en Guarne (Antioquia), evaluándose su capacidad como productoras de PHAs. Se realizaron tinciones con rojo y azul de Nilo y detección por PCR del gen PhaC. Las bacterias positivas a dichas pruebas, fueron identificadas utilizando análisis filogenético de secuencias de 16S del ADNr y pruebas bioquímicas. Finalmente, se evaluó, mediante cromatografía de gases con detector selectivo de masas GC-MS/SIM, la naturaleza química del biopolímero, a partir de la biomasa generada en un ensayo de fermentación en cultivo sumergido, con medio mínimo de sales suplementado con glucosa como fuente de carbono. Cuatro cepas de los morfotipos bacteriales encontrados, presentaron potencial para producir PHAs, de los cuales dos fueron identificados como miembros de la especie Bacillus megaterium, uno como B. mycoides y el otro como Gordonia sp. El gen PhaC se detectó en los dos aislamientos de B. megaterium. El análisis cromatográfico permitió detectar al Polihidroxibutirato (PHB) como el principal componente de los PHAs presentes en B. megaterium, cuantificándose entre 63.8 mg/g y 95.3 mg/g de PHB en los ensayos de fermentación. Las bacterias aisladas tienen potencial en la producción de PHAs a partir de residuos agroindustriales, incluyendo el jugo de fique, lo que contribuiría a la reducción de su condición contaminante.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable biopolymers of bacterial origin with properties similar to conventional plastics. In this work, bacteria were isolated from soils contaminated with fique wastes in the municipality of Guarne (Antioquia) and their ability to produce PHAs was evaluated. Bacteria were stained with Nile blue and Nile red and the PhaC gene detected by PCR. Positive bacteria were identified by phylogenetic analysis of 16S rDNA and biochemical tests. The chemical nature of the biopolimers was determined by gas chromatography GC-MS/SIM using biomass produced in a submerged fermentation in a minimal media supplemented with glucose as sole carbon source. Four bacterial morphotypes identified as Bacillus megaterium (2), B. mycoides (1) and Gordonia sp. (1) showed potential to produce PHAs. However, the PhaC gene was detected in B. megaterium. Chromatographic analysis showed polyhydroxybutirate (PHB) to be the main component in the PHAs produced by B. megaterium with levels between 63.8 mg/g and 95.3 mg/g in the fermentation test. The isolated bacteria have potential to produce PHAs, generating added value to the Agro-industrial waste, as in the fique industry, and reducing its contamination impact.

Caracterización fenotípica y genotípica de doce rizobios aislados de diversas regiones geográficas de Venezuela

Phenotypic and genotypic characterization of twelve rhizobial isolates from different regions of Venezuela. Rhizobial taxonomy and systematics have progressed substantially, nevertheless, few studies have been developed on venezuelan species. This study evaluated the phenotypic and genetic variation between 12 venezuelan indigenous rhizobial isolates and 10 international referential strains, by phenotypical traits and DNA molecular markers. In this regard, a PCR-RFLP of the 16S rDNA gene, the presence of large plasmids, metabolic assays in solid media, salinity resistance, pH and temperature growth conditions, and intrinsic antibiotic resistance were assayed. In reference to the phenotypic attributes, we recognized three main groups: A group I, which comprised all the strains metabolizing between 67.5%-90% of the C and N sources. They were also acid-tolerant, as well as acid producers, capable of growing at 40ºC and in high salinity conditions (2-2.5% NaCl). With regard to the antibiotic sensitivity, this group was susceptible to a 30% of the antibiotic assayed. Strains belonging to Group II exhibited a lower salt tolerance (0.1-1.5%NaCl), as well as a lower acid tolerance, since they grew well at pH values equal or higher than 5.0. This group appeared to be resistant to all of the antibiotics assayed and only metabolized between 52.5%-82.5% of the C and N sources. Group III was represented by a single bacterial strain: it has a extremely low salt tolerance (0.1% NaCl). This strain grew at a pH equal or higher than 5.6, was susceptible to 50% of the antibiotics assayed and metabolized 72% of the C and N sources. On the basis of a PCR- RFLP of the 16S rDNA, three groups were also obtained. Members of the group A showed a close resemblance to Rhizobium tropici CIAT 899 and Sinorhizobium americanum CFN-EI 156, while Group B was closely related to Bradyrhizobium spp. Group C, was also represented by only one isolate. The Trebol isolate, was the only one strain able to form nodules and does not appear to be related to any of the referential rhizobial strains, suggesting a possible symbiotic horizontal gene transfer. Finally, in this work, there are evidences of a genetic diversity in the venezuelan rhizobial strains. A different geographical origin is perhaps an important factor affecting the diversity of the indigenous rhizobia in this study. Rev. Biol. Trop. 59 (3): 1017-1036. Epub 2011 September 01.

Rasgos fenotípicos y marcadores moleculares de ADN se utilizaron para investigar la variación fenotípica y genética entre 12 aislados rizobianos venezolanos y 10 cepas de referencia internacionales. Para ello, se realizó un PCR-RFLP del gen rDNA 16S, la presencia de plásmidos grandes, análisis metabólicos en medios sólidos, resistencia a la salinidad, condiciones del crecimiento a diferentes pH y temperaturas y la resistencia intrínseca a antibióticos. En referencia a las cualidades fenotípicas, se diferenciaron tres grupos principales, un grupo I que abarcó a todas aquellas cepas que metabolizaban entre 67.5% y 90% de las fuentes de C y de N. También eran tolerantes a la acidez y productoras de ácido, capaces de crecer a 40ºC y a altas condiciones de salinidad (NaCl 2-2.5%). Con respecto a la sensibilidad a antibióticos, este grupo era susceptible a un 30% de los antibióticos empleados. Las cepas que pertenecen al grupo II exhibieron una tolerancia salina más baja (0.1- 1.5%NaCl), así como una menor tolerancia a la acidez, puesto que crecieron bien en valores de pH iguales o mayores a 5.0. Este grupo era resistente a todos los antibióticos probados y metabolizaban solamente entre 52.5%-82.5% de las fuentes de C y de N. Una sola cepa bacteriana representó al grupo III, con una baja tolerancia salina (0.1% NaCl). Este aislado creció a un pH mayor o igual a 5.6, era susceptible a 50% de los antibióticos probados y metabolizó el 72% de las fuentes de C y de N. Al tener como base el PCR-RFLP del 16S rDNA, se diferenciaron también tres grupos. Los miembros del grupo A demostraron una estrecha relación con Rhizobium tropici CiAT 899 y Sinorhizobium americanum CFN-Ei156, mientras que el grupo B está estrechamente vinculado a Bradyrhizobium spp. El grupo C, está representado por solo un aislado. El aislado Trebol, fue la única cepa capaz de formar nódulos y no aparece relacionado con ninguna cepa de referencia, y sugiere una transferencia horizontal de genes simbióticos. Finalmente, en este trabajo se evidencia una diversidad genética en las cepas rizobianas venezolanas. El origen geográfico diverso de estas cepas, quizás sea un factor importante que influencie la diversidad de los rizobios indígenas utilizados en este estudio.

Comunidades de hongos actinomicetos en tres tipos de vegetación de la Amazonia colombiana: abundancia, morfotipos y el gen 16s ADNr

Communities of Actynomicetes fungy in three vegetation types of the Colombian Amazon: abundance, morphotypes and the 16s rDNA gene. Among soil microorganisms, Actinomycetes play an important role in the sustainability of natural and agricultural systems: decomposition of organic matter; degradation of recalcitrant compounds like lignin; nitrogen fixation; degradation of agricultural chemicals and biological control in plants and animals. We evaluated their diversity in soils under three different vegetation covers (pasture, tropical primary forest and stubble) at two depths in the Southern Colombian Amazon border. We collected five replicates per vegetation type (in each, three samples at 0-20cm and three at 20-30cm; for a total of 30 samples). Abundance and phenotypic diversity were determined by plate counting. Genomic DNA was extracted from the isolates: the 16s rDNA gene was amplified with specific primers, and its genetic diversity was estimated by means of an amplified restriction analysis (ARDRA). Actynomicetes abundance varied with vegetation and depth, possibly reflecting presence of earthworms, macro-fauna and physico-chemical characteristics associated to fertility, as well as organic matter, total bases, and optimal capacity to cationic interchange. Primary forests had the highest diversity. Sixteen morpho-types (six genera) were identified; Streptomyces was the most abundant everywhere. The heterogeneity of ARDRA patterns prevented species identification because of the intra-species variability in sequences of 16s rDNA operons. This community is a biological indicator of landscape alteration and could include new bio-active compounds of pharmaceutical interest. Rev. Biol. Trop. 57 (4): 1119-1139. Epub 2009 December 01.

Los actinomicetos son importantes en la sostenibilidad de sistemas naturales. Su diversidad fue evaluada en suelos de bosque, pastizal y rastrojo, y dos profundidades en el Sur del Trapecio Amazónico Colombiano. Se analizaron suelos de cinco repeticiones por cobertura para un total de 15 unidades. Se tomaron seis muestras en cada unidad y dos profundidades, para un total de 30. Los actinomicetos cultivables se determinaron por recuento en placa, se extrajo ADN, se amplificó el gen ADNr 16s y su diversidad genética se estimó por ARDRA. Hubo diferencias de abundancia entre coberturas y profundidades, relacionadas con la vegetación, presencia de lombrices, macrofauna, altos niveles de materia orgánica, y bases totales. Se obtuvieron valores de diversidad fenotípica similares para las tres coberturas, pero los bosques son más diversos. Se identificaron 16 morfotipos, agrupados en séis géneros, siendo Streptomyces el más abundante. La heterogeneidad de los patrones ARDRA no permitió la asignación de especies, reflejándose variaciones en las secuencias de diferentes operones ADNr 16s en un mismo organismo. Las perturbaciones en la cobertura influyen sobre los actinomicetos, generando cambios en su abundancia y diversidad. Su importancia ecológica permite proponerlos como indicadores biológicos de alteración del paisaje.

Utilidad del Sistema API 20NE para identificar especies del género Acinetobacter y otros bacilos gramnegativos no fermentadores / Use of the API 20NE System to identify species of the Acinetobacter genus and other non fermenting gram-negative bacilli

Se utilizaron 62 cepas identificadas inicialmente como bacilos gramnegativos no fermentadores (BGNNF), aisladas de pacientes con diagnóstico de infección nosocomial, con el objeto de determinar su género y especie. Cuarenta y cinco cepas fueron identificadas como Acinetobacter baumannii, 10 como Pseudomonas aeruginosa, 3 como Stenotrophomonas maltophilia, 3 como Comamonas acidovorans y 1 como Achromobacter xylosoxidans subsp. xylosoxidans, mediante el API 20NE. Con respecto a las cepas de Acinetobacter, el ARDRA permitió identificar 20 cepas como A. baumannii y 23 como Acinetobacter genoespecie 13TU, pero 2 cepas no fueron identificadas por este método. La secuencia de la subunidad 16S del ADNr de todas las cepas incluidas en este estudio permitió identificar 20 cepas como A. baumannii, 23 cepas como Acinetobacter RUH1139, 10 como P. aeruginosa, 4 como A. xylosoxidans subsp. xylosoxidans (2 de estas cuatro cepas habían sido identificadas como A. baumannii mediante API20NE), 3 como S. maltophilia, 1 como C. acidovorans y 1 como β-Proteubacterium. Las discrepancias entre la identificación bioquímica por API 20NE y por ARDRA, para diferenciar las genoespecies de Acinetobacter, fue resuelta por la secuenciación de la subunidad 16S del ADNr, indicando que la identificación de los aislados de Acinetobacter, entre otros BGNNF, mediante API 20NE, debe ser confirmada por técnicas genéticas.

We used 62 strains initially identified as non fermenting gram-negative bacilli (NFGNB) isolated from patients with a nosocomial infection diagnosis with the purpose of identifying their genus and species. Forty five strains were identified as Acinetobacter baumannii, 10 as Pseudomonas aeruginosa, 3 as Stenotrophomonas maltophilia, 3 as Comamonas acidovorans and 1 as Achromobacter xylosoxidans subspecies xylosoxidans through the API 20NE. Regarding the Acinetobacter strains, the ARDRA allowed to identify 20 strains as A. baumannii and 23 as Acinetobacter genospecies 13TU, but 2 strains were not identified with this method. The ADNr 16S sequence of all the strains included in this study allowed to identify 20 strains as A. baumannii, 23 strains as Acinetobacter RUH1139, 10 as P. aeruginosa, 4 as A. xylosoxidans subsp. xylosoxidans (2 of these four strains strains had been identified as A. baumannii through API20NE), 3 as S. maltophilia, and 1 as C. acidovorans and 1 as β-Proteubacterium. The discrepancies between the biochemical identification by API 20NE and by ARDRA to differentiate the Acinetobacter genospecies was resolved by the ADNr16S sequencing, indicating that the identification of the Acinetobacter isolates, among other NFGNB, through API 20NE, should be confirmed through genetic techniques.