Estudios fisiologicos, bioquimicos y moleculares en rizobios : aplicacion como biofertilizantes para la agricultura sustentable en mani

Abstract

El éxito de los inoculantes de rizobios en la nodulación de sus leguminosas hospedadoras, frecuentemente depende de su habilidad de competir con cepas nativas del suelo. La movilidad es una característica de los rizobios que puede contribuir en el éxito de su competitividad simbiótica. Se han identificado seis categorías de movilidad bacteriana: swimming, swarming, gliding, twitching, sliding y darting, siendo las de mayor importancia en el suelo el swimming el cual representa la capacidad de los microorganismos de moverse a través de los canales de agua o medios líquidos y el swarming el cual representa el movimiento en la superficie sólida. En contraste con el movimiento bacteriano individual que se produce en el swimming, el swarming se considera una migración grupal asociado con la superficie semisólida (Williams y Schwarzhoff 1978). Medeot y col. (2010) han demostrado la importancia que existe entre la movilidad y una correcta composición de lípidos de membrana, ya que modificaciones en la misma conlleva a un menor tamaño celular y una reducida movilidad bacteriana. Además fue observado que en el suelo los lípidos de las membranas de los rizobios pueden tener un papel vital frente a factores químicos como fungicidas y otros productos utilizados en la labranza de los cultivos. De acuerdo a los datos existentes, la inoculación de maní ha arrojado resultados controvertidos y eso hace que se la considere como una práctica agrícola discutida en nuestro país. Sin embargo la aplicación de la cepa apropiada de rizobios, puede producir un mayor rendimiento de frutos de maní con alto contenido de proteína. Esto se refiere a la capacidad relativa de cepas particulares de ocupar nódulos en plantas huésped en presencia de otros simbiontes. Los suelos de la zona manisera se caracterizan por poseer una población nativa de rizobios capaces de nodular maní, que no siempre es suficientemente eficaz. Las bacterias de la familia Rhizobiaceae interactúan con las leguminosas, de una manera huésped específico y forman nódulos fijadores de nitrógeno. Por otro lado, numerosos microorganismos pueden interaccionar con las raíces de las leguminosas, como por ejemplo las bacterias del género Azospirillum que son de vida libre, colonizadoras de superficie, diazótrofas a veces endofíticas y que poseen propiedades de promoción del crecimiento vegetal, aumentando el rendimiento de importantes cultivos que crecen en diversas regiones climáticas. Los estudios sobre las cinco cepas de Bradyrhizobium simbiontes de maní seleccionadas para esta Tesis Doctoral mostraron una capacidad de formación de biofilm altamente variables. Por el contrario, la respuesta quimiotáctica hacia el exudado de semilla, presentó un comportamiento similar entre todas las rizobacterias, observándose, un aumento en el recuento de células viables en comparación con el valor registrado para las células bajo la condición control (ausencia de exudado). Todos los rizobios mostraron capacidad swimming y swarming, siendo este último tipo de movilidad la que mostró menor variación. El comportamiento de los rizobios de estudio aislados de diferentes zonas de siembra, incluso de nuestra región, mostraron tener una respuesta no homogénea en los aspectos vinculados a eventos tempranos de interacción (formación de biofilm, adhesión, movilidad y quimiotaxis). Los fungicidas (Carboxin + Tiram y Fludioxonil + Metalaxil) evaluados mostraron tener un efecto dispar sobre la viabilidad, movilidad y composición de ácidos grasos de los rizobios en estudio. Carboxin + Tiram provocó la inhibición del crecimiento de todos los rizobios en estudio mientras que Fludioxonil + Metalaxil, no mostró efectos sobre la viabilidad de los microorganismos. El efecto de los fungicidas sobre la movilidad no se pudo determinar en las condiciones experimentales planteadas. La exposición de las cepas de Bradyrhizobium a los fungicidas, provocó un cambio en el grado de saturación de los ácidos grasos de las cepas C145 y Pc34, el cual sería un mecanismo adaptativo de las bacterias para mantener las propiedades biológicas de la membrana que garanticen la viabilidad y la funcionalidad celular. Las cepas SEMIA6144 y 15A frente a estos agentes químicos mostraron una mayor tolerancia sin presentar modificaciones en el perfil de ácidos grasos. Al analizar el efecto de diferentes estrategias de inoculación en invernadero sobre el cultivo de maní (cultivar Granoleico), se observó que las co-inoculaciones rizobios- Azospirillum brasilense Az39 en general marcaron una tendencia de mejora en los parámetros medidos. De las cepas nativas, 15A presentó un comportamiento similar o superior a las cepas de referencia ensayadas. Al evaluar el efecto de las diferentes estrategias de biofertilización en el campo (ubicado en la localidad de Chajan, maní cultivar Granoleico), se pudo observar un resultado positivo de la co-inoculación entre Bradyrhizobium C145-Azospirillum brasilense Az39 en comparación con las inoculaciones simples y el control sin inocular, en todos los parámetros medidos. Al evaluar el comportamiento de las cepas nativas en el campo (ubicado en la localidad de Dalmasio Vélez, maní cultivar Granoleico), en contraste con C145, la cepa 15A registró los mejores resultados de la prueba, lo que demuestra que la selección de bacterias nativas adaptadas a suelos de maní puede ser una estrategia para el desarrollo de nuevos productos para obtener mejores rendimientos en el cultivo de maní. Parte del trabajo incluido en esta Tesis Doctoral ha dado lugar a los siguientes artículos científicos publicados, a una mención en evento internacional y a la escritura de dos trabajos a ser enviados próximamente para su publicación asociados al estudio de los lípidos y a las co-inoculaciones: Artículos científicos: ? Vicario J.C., Dardanelli M.S., Giordano W. 2014. Swimming and swarming motility properties of peanut-nodulating rhizobia. FEMS Microbiology Letters (Reino Unido) ISSN 0378-1097, Manuscript ID: FEMSLE-14-11-0944, Submitted date: 13-Nov-2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1093/fems1e/fnu038 First published online: 4 December 2014. ? Paulucci, N.S., Vicario J.C., Cesan, A.B., García, M.B., Dardanelli, M.S., Giordano. W.F. 2012. Signals in the rhizosphere and their effects on the interactions between microorganisms and plants. En: Bacteria in Agrobiology: Plant Probiotics. Editor: Maheshwari, D. K. ISBN 978-3-642-27514-2. Springer Verlag, pp 201-211. Mención a la Comunicación Poster: ? II Latinamerican Workshop on PGPR, Septiembre 2014, La Falda, Argentina. Co- inoculated treatment with native and reference Bradyrhizobium: alternative to enhance peanut yields. Vicario J.C., Giordano W., Dardanelli M.S.