Bacillus mycoides y ácidos húmicos como bioestimulantes de fríjol caupí bajo estrés por salinidad

Los bioestimulantes tienen gran potencial en la agricultura, no solo por aumentar el crecimiento de las plantas, sino porque también promueven la tolerancia frente a diferentes tipos de estrés. En este estudio, se evaluó el efecto de dos bioestimulantes Bacillus mycoides, inmovilizado en perlas de alginato y ácidos húmicos (AH), en plantas de fríjol caupí, cultivadas en un suelo salino, bajo los siguientes tratamientos: 1) solución de AH, mediante aspersión foliar, 2) suspensión de B. mycoides, inmovilizado en perlas aplicado en la rizósfera y 3) solución de AH + suspensión de B. mycoides inmovilizado; el tratamiento control fueron plantas sin aplicación de bioestimulantes. Se determinó el contenido hídrico relativo, el índice de contenido de clorofila, además del contenido de prolina y polifenoles, como indicadores de tolerancia al estrés. El tratamiento 3 generó un aumento de 11,27 % en el contenido hídrico relativo, mientras que con el tratamiento 2, se observó un incremento significativo del 48,33 %, en el índice de contenido de clorofila y del 49,07 %, en el contenido de prolina, lo cual, se sugiere la estimulación de mecanismos de tolerancia frente al estrés salino. La activación de estos mecanismos, observada con tratamientos que incluyen la inmovilización de B. mycoides, sugiere que esta forma de aplicación de la bacteria puede contribuir a mejorar las condiciones de crecimiento de plantas de fríjol caupí sometidas a estrés salino y puede ser probada en otras plantas de interés agrícola, en regiones afectadas por la salinidad.

Biostimulants have great potential in agriculture enhancing plant growth as well as stimulating tolerance to different types of stress. In this study, the effect of two biostimulants, Bacillus mycoides immobilized in alginate beads and humic acids (HA), was evaluated in cowpea plants grown in saline soil, following treatments were evaluated: 1) HA solution applied through foliar spray, 2) suspension of immobilized B. mycoides in beads applied around in the rhizosphere and 3) HA solution + immobilized B. mycoides suspension. Plants without biostimulant application were considered as control treatment. Relative water content (RWC), chlorophyll content index (CCI), proline, and polyphenol content were determined as indicators of stress tolerance mechanisms expression. Treatment 3 generated an increase of 11.27 % in RWC, while with treatment 2 a significant increase of 48.33 % in CCI and 49.07 % in proline content was observed; these results suggest the stimulation of tolerance mechanisms against salt stress. Effects exhibited after the treatments with immobilized B. mycoides suggest that this way of application of the bacteria can contribute to improving the growth and adaption of cowpea plants subjected to salt stress and can be tested in other plants of agricultural interest over saline stress affection.

Diseño de un medio de cultivo para la producción de biomasa de Microbacterium sp. (BSC3) para la generación de materia orgánica humificada a partir de lignito / Design of culture medium for biomass production of Microbacterium sp. (BSC3) to the humified organic matter generation from lignite

RESUMEN Se diseñó un medio de cultivo para la multiplicación de una cepa bacteriana solubilizadora de carbón (BSC3). Como sustratos se utilizaron tres residuos agroindustriales: melaza de caña, lactosuero y cabecilla de arroz. Mediante diseños de superficie de respuesta Box-Behnken se evaluaron dos rangos de concentraciones para cada sustrato (2-10% y 0-6%). De esta forma se obtuvo la combinación adecuada para la producción de biomasa de BSC3. Se construyeron curvas de crecimiento bacteriano para determinar algunos parámetros cinéticos (velocidad específica de crecimiento [u], tiempo de duplicación [Td] y producción final de biomasa), que fueron comparados con el crecimiento de la cepa en un medio de cultivo control, también se caracterizó elementalmente (CHN) el medio optimizado. Las concentraciones óptimas para la obtención de biomasa de BSC3 fueron: 6% melaza, 2,5% lactosuero más un contenido mínimo de sales, con un pH de 6,5. Los parámetros cinéticos en este medio fueron: biomasa final=3,2 g.L-1, u=0,0206 h-1, Td=33,64 h, y en el medio control: biomasa final=3,4 g.L-1, u=0,0139 h-1, Td=49,85 h, lo cual muestra que el medio permitió un incremento en la velocidad de crecimiento y un menor tiempo de duplicación de BSC3, de esta forma el medio optimizado permitió la multiplicación de BSC3 y le permitió conservar su actividad solubilizadora de carbón.

ABSTRACT A culture medium for the multiplication of a coal solubilizing bacterial strain was designed (BSC3); were used three agroindustrial wastes: cane molasses, whey and crushed rice. Through Box-Behnken surfaces responses designs, two concentration ranks (2-10% y 0-6%) were evaluated, so the adequate combination to BSC3 biomass production was found. Bacterial growth curves were constructed to determine some kinetics parameters (growth specific rate [u], duplication time [Dt] and biomass final production), that were compared with the strain growth in a control culture medium; the optimized culture medium was also elementally caracterizated. The optimal concentrations to BSC3 biomass obtaining were: 6% molasses cane, 2,5% whey plus a salts minimum medium, with pH of 6,5. The kinetics parameters in this medium were: final biomass = 3,2 g.L-1, u=0,0206 h-1, Dt=33,64 h, and in the control medium: final biomass = 3,4 g.L-1, u=0,0139 h-1, Dt=49,85 h, this shows that the optimized medium allows the increase of the specific growth rate and a less duplication time of BSC3, so the optimized medium allowed to conserve its coal solubilizing activity.

Production of humic substances through coal-solubilizing bacteria

In this paper, the production of humic substances (HS) through the bacterial solubilization of low rank coal (LRC) was evaluated. The evaluation was carried out by 19 bacterial strains isolated in microenvironments with high contents of coal wastes. The biotransformed LRC and the HS produced were quantified in vitro in a liquid growth medium. The humic acids (HA) obtained from the most active bacterial strain were characterized via elemental composition (C, H, N, O), IR analyses, and the E4/E6 ratio; they were then compared with the HA extracted chemically using NaOH. There was LRC biotransformation ranged from 25 to 37%, and HS production ranged from 127 to 3100 mg.L-1. More activity was detected in the isolated strains of Bacillus mycoides, Microbacterium sp, Acinetobacter sp, and Enterobacter aerogenes. The HA produced by B. mycoides had an IR spectrum and an E4/E6 ratio similar to those of the HA extracted with NAOH, but their elemental composition and their degree of aromatic condensation was different. Results suggest that these bacteria can be used to exploit the LRC resulting from coal mining activities and thus produce HS in order to improve the content of humified organic matter in soils.

Bacterias halotolerantes/alcalofilas productoras de ácido indol acetico (AIA) asociadas a Arthrospira platensis (Cyanophyceae) / Halotolerant alkalophilic and indolacetic acid producing bacteria associated with Arthrospira platensis (Cyanophyceae)

Este trabajo tuvo como propósito contribuir al conocimiento de la interacción entre la cianobacteria alcalófila Arthrospira platensis y las bacterias que crecen asociadas a su mucilago. Se desarrolló un medio de cultivo heterotrófico en el cual se aislaron cinco cepas bacterianas asociadas a un monocultivo de A. platensis. Se determinó la capacidad de estas cinco cepas para producir ácido 3- indol acético (AIA). La tipificación molecular de los aislamientos bacterianos permitió identificarlos como Exiguobacterium aurantiacum str. DSM 20416, Xanthomonas sp. ML-122, Halomonas sp. Ap-5, Bacillus okhensis str. Kh10-101, Indibacter alkaliphilus, type str. LW1T; todas las cepas bacterianas obtenidas son halotolerantes, alcalófilas y productoras de AIA. Los resultados aportan evidencia para sugerir una interacción benéfica entre A. platensis y sus bacterias asociadas, quizá como estrategia evolutiva de cooperación para desarrollarse en un ambiente hipersalino.

The aim of this study was contribute to knowledge over alkalophilic cianobacteryum Arthrospira platensis and their interaction with some associated bacteria growing in their mucilage. Heterotrophic culture medium was designed, in this medium were isolated five bacterial strains associated to single culture of A. platensis. It was measured the 3-indol acetic acid (IAA) production by these bacterial strains. Molecular typing allowed identify these bacterial strains like Exiguobacterium aurantiacum str. DSM 20416, Xanthomonas sp. ML-122, Halomonas sp. Ap-5, Bacillus okhensis str. Kh10-101, Indibacter alkaliphilus, type str. LW1T; all these bacteria are halotolerant, alkalophilic and IAA producer. The findings allow suggest a beneficial interaction between A. platensis and their associated bacteria, maybe as evolutionary strategy of cooperation to grow and develop in hypersaline environments.

Obtención de batterias biotransformadoras de cabón de bajo rango a partir de mmicrohábitats con presencia de residuos carbonosos / Obtaining Low Rank Coal Biotransforming Bacteria from Microhabitats Enriched with Carbonaceos Residues

Se aislaron bacterias con actividad biotransformadora de carbón de bajo rango (CBR) a partir de muestras ambientales con presencia de residuos de carbón en la mina "El Cerrejón". Se aislaron 75 morfotipos bacterianos de los cuales 32 presentaron crecimiento en medio sólido mínimo de sales con carbón a 5 %. Se diseño un protocolo para la selección de los morfotipos con mayor actividad biotransformadora de CBR, el protocolo incluye el aislamiento en un medio selectivo con CBR en polvo, pruebas cualitativas y cuantitativas de solubilización de CBR en medios sólidos y líquido. El mecanismo de solubilización en las cepas que producen mayores valores de sustancias húmicas (SH) estuvo asociado a cambios de pH en el medio, probablemente por la producción de sustancias alcalinas extracelulares. El mayor número de aislamientos y los aislamientos con mayor actividad solubilizadora sobre el CBR provienen de lodo con alto contenido de residuos de carbón y las rizósferas de Typha domingensis y Cenchrus ciliaris que crecen sobre sedimentos mezclados con partículas de carbón, este resultado sugiere que la obtención y capacidad de solubilización de CBR por parte de bacterias puede estar relacionada con el microhábitat donde se desarrollan las poblaciones.

Bacteria capable of low rank coal (LRC) biotransform were isolated from environmental samples altered with coal in the mine "The Cerrejon". A protocol was designed to select strains more capable of LRC biotransform, the protocol includes isolation in a selective medium with LRC powder, qualitative and quantitative tests for LRC solubilization in solid and liquid culture medium. Of 75 bacterial strains isolated, 32 showed growth in minimal salts agar with 5 % carbon. The strains that produce higher values of humic substances (HS) have a mechanism of solubilization associated with pH changes in the culture medium, probably related to the production of extracellular alkaline substances by bacteria. The largest number of strains and bacteria with more solubilizing activity on LRC were isolated from sludge with high content of carbon residue and rhizosphere of Typha domingensis and Cenchrus ciliaris grown on sediments mixed with carbon particles, this result suggests that obtaining and solubilization capacity of LRC by bacteria may be related to the microhabitat where the populations originated.

Biotransformación de carbón de bajo rango por bacterias aisladas de microhábitats influenciados por residuos de carbón / Biotransformation of low rank coal by bacteria isolated from environments influenced by coal residue

Se describió la capacidad de cinco cepas bacterianas para transformar un carbón de bajo rango (CBR), para ello se evaluaron cepas aisladas de microhábitats con presencia de partículas procedentes de los procesos de almacenamiento y lavado de carbón en la mina El Cerrejón (Colombia). Se realizaron ensayos de solubilización de CBR en medio de cultivo sólido y líquido, además de la decoloración de sustancias húmicas (SH) extraídas del CBR. Todas las bacterias evaluadas presentaron capacidad para biotransformar CBR en medio sólido, esta actividad es mayor cuando el CBR ha sido pretratado con ácido nítrico; en medio líquido se alcanzó una pérdida de peso de CBR hasta del 37% por acción de una cepa de Acinetobacter baumannii, acompañada de la aparición de hasta 8,06 mg/ml-1 de sustancias solubles con absorbancia a 465 nm; los cambios en el pH del medio sugieren que la actividad biotransformadora de CBR está asociada a la liberación de sustancias alcalinas; finalmente, se encontró evidencia para sugerir que las SH presentes en el CBR son transformadas por cometabolismo, posiblemente mediante reacciones de depolimerización, decoloración y repolimerización.

in this study were evaluated five bacterial strains isolated from microhabitats with high content of coal particles generated from storage and washing processes, in "The Cerrejón” open coal mine (Colombia), their ability to biotransform a low rank coal (LRC) was described by testing solubilization on solid and liquid culture medium, as well as bleaching of humic substances (HS) extracted from LRC. All tested bacteria showed ability to biotransform LRC on solid medium, this activity is greater when the LRC has been pretreated with nitric acid; in liquid medium LRC reached 37% of weight loss by Acinetobacter baumannii strain, accompanied by the appearance of up to 6.8 mg/ml-1 of soluble substances with absorbance at 465 nm, changes in culture medium pH suggest that LRC biotransformations activity is associated with alkaline substances release, finally found evidence to suggest that HS contained within LRC are transformed by cometabolism, possibly by depolymerization reactions, bleaching and repolimerization.

Antagonismo in vitro de Trichoderma harzianum Rifai sobre Fusarium solani (Mart.) Sacc., asociado a la marchitez en maracuya / Trichoderma harzianum Rifai in vitro antagonism against Fusarium solani (Mart.) Sacc., associated to withering in passion fruit

Cultivos de maracua de la region Caribe colombiana presentan problemas de marchitez y el hongo Fusariumsolani (Mart.) Sacc., estan asociado a esta patologia. Plantas de maracuya de la Estación Experimental (E.E Caribia de Corpoica) poseen este problema y por tal razon se determina el antagonismo in vitro de aislamientos de Trichoderma harzianum Rifai, frente a F. solani, aislado de plantas enfermas de maracuya (Passiflora edulis). Utilizando la tecnica de cultivo dual en platos Petri con Agar Sabouraud, se evaluaron competencia por nutrientes y espacio, micoparasitismo y porcentaje de inhibicion del crecimiento radial (PICR), empleando un diseno estadistico factorial 2x6x1 con arreglo completamente aleatorio. Se obtuvieron tres aislamientos nativos de T. harzianum (TCN-009, TCN-010, TCN-014) de suelo de Palma de Aceite (Elaeis guineensis) de la E.E Caribia, y se compararon con tres aislamientos comerciales (TCC-001, TCC-005, TCC-006). TCC-001 y TCN-014, reportaron ser mais competentes por nutrientes y espacio, con el mayor radio de crecimiento de 7,50 y 7,32 cm el dia 10, comparado a FSM-011 en el cual solo fue de 2,30 cm. Aunque, TCN-014 mostran micoparasitismo grado 4 con ambos aislamientos de F. solani y TCC-005 Unicamente con FSM-012, el cual fue mais susceptible a ser micoparasitado. En cuanto al PICR, los tratamientos con mejores porcentajes de inhibiciion fueron TA-9, TA-12 y TA-6 con valores de 70,56, 68,52 y 65,32 por ciento respectivamente. El aislamiento del patogeno mayormente inhibido fue FSM-011. Todos estos resultados demuestran que hubo antagonismo in vitro al utilizar los aislamientos nativos y comerciales de T. harzianum sobre F. solani.