Uso de Leersia hexandra (Poaceae) en la fitorremediación de suelos contaminados con petróleo fresco e intemperizado / Use of Leersia hexandra (Poaceae) for soil phytoremediation in soils contaminated with fresh and weathered oil

ResumenLa industria petrolera ha generado derrames crónicos de petróleo y su acumulación en Gleysoles en zonas anegadas en el estado de Tabasco, en el sureste de México. El anegamiento es un factor que limita el uso de tecnologías de remediación por el alto costo y los bajos niveles de degradación del petróleo, sin embargo, Leersia hexandra Sw. es un pasto que crece en estas zonas contaminadas con petróleo intemperizado. El objetivo del estudio fue evaluar la densidad de bacterias, producción de biomasa vegetal y fitorremediación de L.hexandra en suelo contaminado con petróleos fresco e intemperizado, bajo condiciones experimentales de anegamiento. Se realizaron dos experimentos (E1 y E2) en un túnel de plástico. El E1 se basó en ocho dosis: 6 000, 10 000, 30 000, 60 000, 90 000, 120 000, 150 000 y 180 000 mg kg-1 base seca (b.s.) de hidrocarburos totales de petróleo fresco (HTPF), y en el E2 se evaluaron cinco dosis: 14 173, 28 400, 50 598, 75 492 y 112 142 mg kg-1 b. s. de hidrocarburos totales de petróleo intemperizado (HTPI), con ocho repeticiones en cada experimento, además se utilizó un testigo con 2 607 mg kg-1 b. s. de HTP de origen biogénico. Las variables evaluadas a los tres y seis meses fueron 1) densidad microbiana de las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre totales (BFN), del grupo Azospirillum (AZP) y Azotobacter (AZT), por cuenta viable en placa seriada; 2) producción de materia seca total (MS), se cuantificó por el peso seco por gravimetría, y 3) el porcentaje de descontaminación de los hidrocarburos (DSC) por extracción en equipo soxhlet. En suelos con HTPF, la población de BFN, AZP y AZT se estimuló hasta cinco veces más que el tratamiento testigo a los tres y seis meses; sin embargo, concentraciones de 150 000 y 180 000 mg kg-1 b. s. inhibieron entre un 70 y 89 % la densidad bacteriana. A su vez, en suelos con PI, la inhibición se registró hasta en un 90 %, a excepción del tratamiento con 14 173 mg kg-1 b. s., el cual estimuló las BNF y AZT en 2 y 0.10 veces más que testigo, respectivamente. La producción de MS fue continua en los experimentos hasta los seis meses, con valores de 63 y 89 g en PF y PI, respectivamente; sin diferencias significativas con el testigo (p ≤ 0.05). El DSC alcanzó valores del 66 % al 87 % en HTPF como HTPI a los seis meses, respectivamente. Estos resultados demuestran la habilidad del L. hexandra para desarrollar una rizósfera con alta densidad de BFN, producir biomasa vegetal y fitorremediar Gleysoles con petróleo fresco e intemperizado en ambientes tropicales inundados.

Abstract:The oil industry has generated chronic oil spills and their accumulation in wetlands of the state of Tabasco, in Southeastern Mexico. Waterlogging is a factor that limits the use of remediation technologies because of its high cost and low levels of oil degradation. However, Leersia hexandra is a grass that grows in these contaminated areas with weathered oil. The aim of the study was to evaluate the bacteria density, plant biomass production and phytoremediation of L. hexandra in contaminated soil. For this, two experiments in plastic tunnel were performed with fresh (E1) and weathered petroleum (E2) under waterlogging experimental conditions. The E1 was based on eight doses: 6 000, 10 000, 30 000, 60 000, 90 000, 120 000, 150 000 and 180 000 mg.kg-1 dry basis (d. b.) of total petroleum hydrocarbons fresh (TPH-F), and the E2, that evaluated five doses: 14 173, 28 400, 50 598, 75 492 and 112 142 mg. kg-1 d. b. of total petroleum hydrocarbons weathered (TPH-W); a control treatment with 2 607 mg.kg-1 d. b. was used. Each experiment, with eight replicates per treatment, evaluated after three and six months: a) microbial density of total free-living nitrogen-fixing bacteria (NFB) of Azospirillum (AZP) and Azotobacter group (AZT), for viable count in serial plate; b) dry matter production (DMP), quantified gravimetrically as dry weight of L. hexandra; and c) the decontamination percentage of hydrocarbons (PDH) by Soxhlet extraction. In soil with TPH-F, the NFB, AZP y AZT populations were stimulated five times more than the control both at the three and six months; however, concentrations of 150 000 and 180 000 mg.kg-1 d. b. inhibited the bacterial density between 70 and 89 %. Likewise, in soil with TPH-W, the FNB, AZP and AZT inhibitions were 90 %, with the exception of the 14 173 mg.kg-1 d. b. treatment, which stimulated the NFB and AZT in 2 and 0.10 times more than the control, respectively. The DMP was continued at the six months in the experiments, with values of 63 and 89 g in fresh and weathered petroleum, respectively; had no significant differences with the control (p≤0.05). The PDH reached values of 66 to 87 % both TPH-F and TPH-W at six months, respectively. These results demonstrated the ability the L. hexandra rhizosphere to stimulate the high NFB density, vegetal biomass production and phytoremediation of contaminated soils (with fresh and weathered petroleum), in a tropical waterlogging environment. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 21-30. Epub 2017 March 01.

Efecto biofertilizante del preparado: residuos vegetales - bacteria nativa diazótrofa, sobre las variables biométricas en plántulas de Rhapanus sativus / Biofertilizer effect of the prepared from vegetales wastes - diazotroph native bacterium on biometrics variables of Rhapanus sativus seedlings

El uso de bioinoculantes a base de microorganismos con potencial biofertilizante representa una alternativa económicamente viable y de producción limpia para el sector agrícola. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto biofertilizante de un preparado elaborado con residuos sólidos vegetales (RSV) procedentes del mercado y la bacteria nativa diazótrofa Azotobacter A15M2G. Se elaboraron biopreparados utilizando diferentes concentraciones de bacteria (106, 107 y 108 UFC) en un medio de cultivo obtenido a partir del 25% p/v de cada uno de los siguientes RSV: Brassica oleracea (repollo), Lactuca sativa (lechuga) y Allium fistulosum (cebollín). Los biopreparados fueron evaluados en plantas de rábano (Rhapanus sativus) en invernadero, utilizando un diseño estadístico completamente al azar de 5 tratamientos con 3 repeticiones: T1, control; T2, semillas pregerminadas tratadas con RSV al 25% p/v; T3, semillas pregerminadas con bioinoculante de 106 UFC; T4, semillas pregerminadas con bioinoculante de 107 UFC; T5, semillas pregerminadas con bioinoculante de 108 UFC. Se evaluó: número de hojas, área foliar, longitud de la planta, longitud de la raíz y peso seco de toda la planta (ensayos por triplicado). Se observó un incremento altamente significativo en peso seco para T5 (0,88 g) y T4 (1,10 g); y diferencias significativas en el área foliar, para los mismos tratamientos, con un valor superior a 2000 cm2. El biopreparado con bacterias nativas y RSV mejoró el crecimiento y desarrollo de las plantas de rábano, pudiéndose dar un valor agregado a estos residuos y de esta manera obtener un biofertilizante potencialmente utilizable en otros cultivos.

The use of bioinoculantes from microorganisms with biofertilizer potential, represents an economically viable alternative and of clean production for the agricultural sector. The aim of this study was to evaluate the effect of biofertilizer preparation obtained from vegetable solid waste (RSV) of the market and the native bacteria Azotobacter A15M2G diazotroph.Biological cultures were prepared using different inoculum concentrations, 106, 107 y 108 UFC in a culture medium obtained from 25% w / v of each of the following substrates: Brassica oleracea (cabbage), Lactuca sativa (lettuce) and Allium fistulosum (chives). The microbial inoculants were evaluated in radish plants (Rhapanus sativus) in greenhouse using a completely randomized design of 5 treatments with 3 replicates: T1, pre-germinated seeds without any treatment; T2, pre-germinated seeds treated with the dye waste vegetables 25% w / v; T3, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 106 UFC; T4, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 107 UFC, and T5, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 108 UFC. Assessed variables were: number of leaves, leaf area, plant length, root length and dry weight of the entire plant (all assays in triplicate). The results showed a highly significant increase in dry weight, for T5 (0.88 g) and T4(1.10 g); and significant differences in leaf area for the same treatments, with a value greater than 2000 cm2, compared to others. The biopreparado from native bacteria and RSV improved the growth and development of the radish plants, being able to give a added value to these residues and to obtain a potentially usable biofertilizer in other cultures.

Growth-associated production and characterization of poly (3-hydroxybutyric acid) of Azotobacter beijerinckii DAR-102.

Production of poly (3-hydroxybutyric acid) [P(3HB)] by Azotobacter beijerinckii DAR-102 isolated in this laboratory has been optimized under batch-culture. The accumulatad polymer attained 58% of cell dry mass during mid-stationary phase with an yield of 0.58 g/l when grown in nitrogen-free medium. The optimum concentration of glucose and fructose for P(3HB) production was 3% (w/v) and 2% (w/v) respectively while that of casamino acid and tryptose was 0.1% (w/v). Phosphate at a concentration suboptimal for growth and limitation of oxygen in the medium favoured P(3HB) accumulation. The production of P(3HB) was maximum with an inoculum dose of 4% (v/v). The accumulated polymer was isolated by direct chloroform extraction of the dry cell mass and purified by precipitation with diethyl ether. The purified polymer has been characterized in terms of its solubility properties, melting temperature, and UV-, IR- and NMR-spectroscopic analyses.