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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS Y AMBIENTALES PROGRAMA DE TECNOLOGÍA EN PROCESAMIENTO DE RECURSOS BIOLÓGICOS AMAZÓNICOS CARRERA DE BIOTECNOLOGIA CENTRO DE INVESTIGACION Y VALORACION DE LA BIODIVERSIDAD “ELABORACION DE BIOFERTILIZANTE A BASE DE MICROORGANISMOS EFICIENTES AMAZONICAS (MEA), CAPTURADOS DE CUATRO ESPECIES DE FABACEAE, MACUMA, CANTON TAISHA, PROVINCIA MORONA SANTIAGO.”
AUTOR: Tlgo. Lee Mayacu T. Macuma, Enero 2009.
Contenido RESUMEN ..................................................................................................... 4
1.INTRODUCCIÓN. ..................................................................................... 5
2.PLANTEAMIENTO DEL TEMA .............................................................. 6
2.1.Contexto ............................................................................................... 6
2.2.Problema ............................................................................................... 6
2.3.Justificación .......................................................................................... 6
3.OBJETIVOS ............................................................................................... 7
3.1.General ................................................................................................. 7
3.2.Especifico ............................................................................................. 7
4.MARCO TEORICO. ................................................................................... 8
4.1.Las bacterias Nitrificantes. ................................................................... 8
4.2.La Nitrificación: ................................................................................... 9
4.3.Bacterias responsables de la nitrificación........................................... 10
4.4.Microorganismos Fijadores de Nitrógeno: Familia Rhizobiaceae ..... 11
4.4.1.Descripción general de la simbiosis de Rhizobium ..................... 13
4.4.2.La simbiosis ................................................................................. 13
4.5.Nodulación en leguminosas ................................................................ 14
4.5.1.Reconocimiento entre planta y Rhizobium .................................. 15
4.5.2.Invasión ........................................................................................ 15
4.5.3.Nitrogenasa .................................................................................. 16
4.6.Hongo formador de nódulos. .............................................................. 16
4.6.1.Micorrizas .................................................................................... 16
5.LOS BIOFERTILIZANTES ..................................................................... 17
6.MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS BIOFERTILIZANTES ............ 18
6.1.Fijación de nitrógeno atmosférico ...................................................... 18
6.2.Bacterias solubilizadoras de fósforo del suelo ................................. 18
6.3.Microorganismos que transforman el azufre ...................................... 18
6.4.Microorganismos que movilizan potasio ........................................ 19
7.CARACTERÍSTICAS, FUNCIONES Y RECOMENDACIONES DEL BIOFERTILIZANTE ELABORADO A BASE DE DIFERENTES BACTERIAS. .............................................................................................. 19
8.LAS BACTERIAS FIJADORAS DE NITRÓGENO ............................... 20
9.METODOLOGIA. .................................................................................... 21
9.1.FASE DE CAMPO. ............................................................................ 21
9.1.1.Preparación de medios (trampas) para atrapar bacterias del campo. 21
9.1.2.Recolección de nódulos de las leguminosas. ............................... 23
9.2.FASE DE LABORATORIO. ............................................................. 24
9.2.1.Aislamiento de las bacterias de las trampas y de los Nódulos. .... 24
9.3.RESULTADOS .................................................................................. 25
10.CONCLUSIONES .................................................................................. 26
11.BIBLIOGRAFIA. ................................................................................... 26
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA SEDE QUITO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS Y AMBIENTALES INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGIA
“ELABORACION DE BIOFERTILIZANTE A BASE DE MICROORGANISMOS EFICIENTES AMAZONICAS (MEA), CAPTURADOS DE CUATRO ESPECIES DE FABACEAE; MACUMA, CANTON TAISHA, PROVINCIA MORONA SANTIAGO”
Autor: Tlgo. Lee Mayacu.
Fecha: Enero, 2009.
RESUMEN
Descriptores:
1. INTRODUCCIÓN.
Los biofertilizantes son sustancias o mezclas químicas naturales o sintéticas utilizadas para
enriquecer el suelo y favorecer la estimulación del crecimiento vegetal por la inducción de
las hormonas que estas contienen. Las plantas no necesitan compuestos complejos, del tipo
de las vitaminas o los aminoácidos, esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan
todos los que precisan. Sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben
presentarse en una forma que la planta pueda absorber. Dentro de esta limitación, el
nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con igual eficacia en forma de urea, nitratos,
compuestos de amonio o amoníaco puro, y las plantas tienen la capacidad de fijar y
sintetizar los compuestos que el suelo necesita y la planta también lo requiere.(Encarta
estudiantil, 2009).
Por tal razón se vio la necesidad de hacer una captura y ensayo con los microorganismos
que se encuentran en simbiosis con las plantas, que se pueden encontrar en distintas
leguminosas que en la amazonia son abundantes y no son aprovechadas de ninguna manera
estos microorganismos que se encuentran junto con ellos y documentar la nueva
metodología de experimentación y aprovechamiento de las cepas de dichos
microorganismos que las plantas generan en sus raíces y así aportar a los agricultores de la
zona a fertilizar sus suelos y cultivos orgánicamente.
2. PLANTEAMIENTO DEL TEMA
2.1. Contexto
El presente trabajo de investigación se realizo en el laboratorio de Microbiología de la
Universidad Politécnica Salesiana, ubicada en Sevilla Don Bosco, que está ubicado a
20km del rio upano y 1 hora aproximadamente al pie del bosque protector Kutukú de la
parroquia Sevilla, dentro del marco de selección del área de estudio se hizo por la cercanía
del bosque primario disponible y por la gran necesidad de los agricultores de la provincia
en aportar a sus cultivos de sus fincas, dependiendo estrictamente con el uso y manejo que
ellos dan a los suelos de la provincia; ésta investigación tuvo tres fases de trabajo, lo que
uno consto de campo, la segunda de laboratorio y la tercera de experimentación. Este
trabajo tuvo una duración de 5 meses dividido en 2 meses de campo para la captura
microorganismos y 4 meses para el aislamiento y ensayo de los Microorganismos
eficientes amazónicos (MEAs) obtenidos del campo y la preparación del informe final.
Para esta investigación se usará los siguientes métodos y técnicas: Técnica de captura con
tarrinas, Técnica de obtención de cultivos axenicos de bacterias, y Ensayo de biorreactores
para confirmar su efectividad de acción en el suelo y los cultivos hortícolas.
2.2. Problema
Dentro de la provincia no se han hecho estudios de este tipo, por lo tanto los agricultores
de todas las zonas de la provincia sienten la necesidad de fertilizar sus suelos con el
propósito de sacar buenos productos dentro del mercado local y nacional, y no hay ni un
organismo que se preocupe de la agricultura local y así apoye a estos productores.
Por lo tanto el propósito de esta investigación ha sido de enfrentar tal problema con la
elaboración de un biofertilizante de microorganismos que están presentes en nuestros
bosques y aplicar a dichos cultivos de los productores para así mejorar el rendimiento de
los suelos de la provincia.
2.3. Justificación
El bosque primario maduro alberga cientos y millones de microorganismos que ayudan en
la descomposición de los restos vegetales y animales en nutrientes esenciales para las
plantas que frecuentemente el hombre cultiva para el sustento diario y para las plantas que
crecen libremente en el bosque. Como nos damos de en cuenta que por el esfuerzo que los
agricultores lo hacen al suelo por cultivar sus productos, los suelos actuales y
especialmente amazónicos pierden con facilidad su capa de materia orgánica y se han
vuelto infértiles. Por lo tanto es verdad que nos urge investigar y documentar esa
información que guarda el bosque en interacción con los microorganismos y elaborar un
producto a base de ellos que el resultado seria el biofertilizante que esta cargado de cientos
de aquellos microorganismos que día a día se matan con la agricultura sedentaria que es la
quema del bosque cortado y la agricultura actual que es la aplicación de pesticidas,
herbicidas y abonos químicos que sustituyen a aquellas que son naturales que en este caso
son los microorganismos que activan y mantienen en equilibrio a las plantas y el suelo.
Con este proyecto se pretende apoyar a los agricultores de la provincia a enfrentar los
problemas de la infertilidad del suelo amazónico y enseñar a utilizar los medios
alternativos de agricultura sostenible y sustentable.
3. OBJETIVOS
3.1. General
� Elaborar un biofertilizante a base de microorganismos obtenidos del bosque,
para así apoyar a los agricultores de la provincia a enfrentar los problemas de la
infertilidad del suelo amazónico.
3.2. Especifico
� Capturar los microorganismos que están en simbiosis con las leguminosas y los
suelos amazónicos.
� Identificar qué tipo de microorganismos actúan en simbiosis con las
leguminosas amazónicas y el suelo.
� Aprender cómo se realiza la fijación biológica del nitrógeno a través de la
simbiosis Microorganismos- leguminosas.
� Conocer a obtener cultivos puros de cada especie por la morfología de
crecimiento y color de las bacterias en el laboratorio.
� Elaborar un biofertilizante orgánico fitoestimulante del follaje de las plantas y
reactor de los suelos infértiles de la provincia y dar a conocer de los beneficios
que brinda este producto elaborado con microorganismos obtenidos de los
bosques y leguminosas amazónicas.
� Conocer la importancia ecológica del uso de este producto orgánico.
4. MARCO TEORICO.
4.1. Las bacterias Nitrificantes.
Son las bacterias benéficas en el acuario y el suelo, llamadas Nitrosomas y Nitrobacter
encargadas de transformar el nitrógeno atmosférico y el amonio en nitritos y nitratos. Son
los autótrofos que realizan cambios importantes en los suelos al fijar en ellos el nitrógeno
atmosférico.
En general:
Las bacterias del hidrógeno son: Pseudomonas, Paracoccus, Alcaligenes, etc.
Muchas son quimiolitótrofos facultativos. Pueden crecer también como quimiorganótrofos
usando compuestos orgánicos.
Todas las bacterias poseen una enzima clave ligada a membrana que es la Hidrogenasa,
escinde el H2 y cede a la cadena de transporte de e- los electrones. Se crea el gradiente de
H+ para formar ATP. Están asociados a la membrana plasmática y componentes de la
cadena de transporte de electrones.
Las bacterias nitrificantes (BN) o bien realizan la oxidación de amoniaco a nitrito (NH3 a
NO2-) como el Geobacter nitrosomonas; o bien la oxidación de nitrito a nitrato (NO2- a
NO3-) como el Geobacter nitrobacter.(monografías.com/trabajos
10/clorofa/clorofa.schtml)
Cuadro 1.1. Bacterias oxidadoras de amoniaco y nitritos.
4.2. La Nitrificación:
Proceso ampliamente distribuido en la naturaleza y supone la acción secuencial de estos
dos tipos de bacterias.
En el caso de las bacterias que utilizan la oxidación de NH3 a NO2- :
Se produce mediante un paso intermedio en que el NH3 pasa a hidroxilamina (NH2O), el
enzima que interviene es una monooxigenasa que produce la oxidación del NH3. En el
segundo paso la NH2O es oxidada a NO2- mediante una hidroxilamina-óxidoreductasa.
La primera es una enzima constitutiva ligada a la membrana celular, la segunda actúa a
nivel del periplasma.
La e- necesaria para que el NH3 se reduzca proceden de la cesión directa de la
hidroxilamina-óxidoreductasa al citocromo "c" por la cadena transportadora de e- hasta el
oxígeno generando una fuerza motriz de protones que generará ATP.
En bacterias en que realiza la oxidación del NO2- a NO3- :
Se realiza por una enzima nitrooxidasa, en este caso los e- se incorporan sobre los
citocromos, la cadena es muy corta y el rendimiento de generación de ATP no es muy alto.
El metabolismo es típicamente quimiolitótrofo, viven en aerobiosis. En ocasiones el NH3
se puede oxidar en anoxia por acción del nitrato, aceptor de e-, para la formación del H2.
Reacción muy exotérmica con alta liberación de energía.
En BN se emplea el ciclo de Calvin para fijar CO2, algunas utilizan compuestos orgánicos
porque en la fijación del CO2 se utilizan mucha energía.
4.3. Bacterias responsables de la nitrificación
4.4. Microorganismos Fijadores de Nitrógeno: Familia Rhizobiaceae
La revolución verde de los años sesenta trajo un notable incremento de la producción
agrícola, gracias, sobre todo, al empleo generalizado de abonos químicos y semillas
mejoradas. Pero el fertilizante nitrogenado, el más utilizado en agricultura, se lleva buena
parte de la inversión en el campo. Para la fabricación de fertilizantes nitrogenados se
requiere en general energía derivada del petróleo. Por otro lado, su uso indiscriminado ha
ocasionado graves problemas de contaminación, ya que no todo el fertilizante que se aplica
lo aprovecha la planta; en una cuantía importante acaba en lagos y lagunas. (Ministerio del
ambiente, 2005)
La fijación biológica de nitrógeno es la opción alternativa y natural de la fertilización
química. De todos los seres vivos, sólo un centenar de géneros de bacterias están
capacitados para fijar nitrógeno del aire, donde este elemento constituye alrededor del
70%, y convertirlo en compuestos asimilables por todos los organismos.
Entre las especies fijadoras de nitrógeno hay cianobacterias (Anabena y Nostoc,
arqueobacterias (Methanococcus), bacterias grampositivas (Frankia y Clostridium),
enterobacterias (Klebsiella) y otras proteobacterias (Rhizobium, Azospirillum y
Acetobacter, entre varias).
En la fijación biológica de nitrógeno el mundo orgánico halla su fuente principal de
abastecimiento en dicho elemento. Si se suspendiera el proceso de fijación, todo el
nitrógeno retenido en la biomasa regresaría a la atmósfera en 100 años. De poder fijar
nitrógeno, el hombre no necesitaría ingerir proteínas. Pero la ambición de los científicos no
es que el hombre fije nitrógeno, sino que los cultivos altamente extractivos de nutrientes
del suelo puedan prescindir del uso de fertilizantes mediante la fijación biológica de
nitrógeno.
En la naturaleza ya existen plantas que aprovechan la fijación de nitrógeno realizada por
bacterias que se asocian con los vegetales. Ocho familias de plantas emparentadas entre sí
gozan de la capacidad para asociarse en simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno. Las
plantas en cuestión alojan a las bacterias en estructuras especiales que se forman en sus
raíces; en los nódulos, nombre de esas estructuras, las bacterias fijan el nitrógeno.
Individuos de los géneros Rhizobium. Bradyrhizobium y Azorhizobium penetran en las
raíces y a veces en los tallos de las leguminosas, mientras que Frankia y otros
actinomicetos son las responsables de la fijación de nitrógeno en Casuarina y otras
especies.
Las leguminosas se cuentan entre las familias más numerosas, con unas 19.000 especies
distribuidas por ambientes muy dispares. Se admite que deben tamaño éxito adaptativo a su
capacidad para fijar nitrógeno, lo que les permite colonizar suelos pobres en nutrientes.
Pero no todas las especies están capacitadas para formar nódulos; tampoco se sabe cuántas
establecen simbiosis. Las más conocidas son las que tienen valor comercial y alimentario
para el ser humano o para el ganado, como el fríjol, la soja, la arveja, la lenteja, el haba y la
alfalfa. Todas ellas fijan nitrógeno atmosférico al establecer simbiosis con Rhizobium y
otros géneros emparentados.
En comparación con el gran número de leguminosas, sólo se han identificado unas 15
especies de Rhizobium, tres de Bradyrhizobium y una de Azorhizobium, Por eso se
sospecha que debe de haber una cifra elevada de especies de estas bacterias por describir.
Los individuos de los géneros citados moran en el suelo y habitan en las zonas geográficas
donde existe la planta con la que establecen simbiosis. Actualmente se ha hallado
Rhizobium effl en las semillas de fríjol, lo que induce a suponer la existencia de un posible
mecanismo de dispersión geográfica del Rhizobium conjuntamente con fríjol en tiempos
históricos.
Dentro de una misma especie de Rhizobium observamos un grado de diversidad
amplísimo. Proporcionalmente, la disparidad entre bacterias pudiera compararse con la
distancia que separa al hombre de la gallina.
Gracias a la diversidad intraespecífica que ofrecen Rhizobium y Bradyrhizobium se ha
dispuesto de un acervo valioso para seleccionar las mejores cepas. Se han logrado así
linajes óptimos para la fijación del nitrógeno, en cuanto han colonizado campos de cultivo.
4.4.1. Descripción general de la simbiosis de Rhizobium
Los Rhizobium son bacterias Gram negativas y aerobias obligadas que pertenecen a la
familia Rhizobiaceae. Entre ellos se encuentran los géneros Rhizobium, Bradyrhizbium y
Azorhizobium. Estos microorganismos del suelo forman una asociación simbiótica con
distintas especies de plantas y durante la simbiosis son capaces de llevar a cabo la fijación
de nitrógeno molecular. En la simbiosis las bacterias se encuentran en las raíces de las
plantas dentro de estructuras llamadas nódulos. Ni la plantas ni estas bacterias
aisladamente fijan el nitrógeno diatomico (N2) para convertirlo en amonio.
La simbiosis es inhibida si existe un exceso de nitrato o amonio en el suelo. Dentro de los
nódulos las bacterias se convierten en bacteroides que son células más grandes que los
Rhizobium que se encuentran en el suelo y que llevan a cabo la fijación de nitrógeno
porque son capaces de formar la enzima nitrogenasa que es responsable de la conversión
del nitrógeno molecular en amonio. Debido a esta simbiosis, la planta recibe nitrógeno que
puede utilizar para sí misma, mientras que las bacterias utilizan moléculas que les
proporciona la planta.
4.4.2. La simbiosis
Solamente las leguminosas son capaces de utilizar el nitrógeno en forma de nitrato o
amonio para la síntesis de compuestos nitrogenados como los aminoácidos. En la simbiosis
con los Rhizobium se forman nódulos rizoidales, en los cuales las bacterias simbióticas
fijan el nitrógeno atmosférico que proporcionan a la planta. Por eso, en presencia de estas
bacterias simbióticas las leguminosas pueden crecer en suelos que no tienen suficiente
nitrato o amonio para un desarrollo normal de la planta. Por esta razón los Rhizobium
pueden ser utilizados como inoculantes para mejorar el crecimiento de leguminosas en
lugar de abonos. Por otro lado, las bacterias utiliza moléculas de la planta y de esta forma,
ambos "socios" tienen una ventaja de la simbiosis.
4.5. Nodulación en leguminosas
Todos los organismos vivos necesitan de una fuente nitrogenada para poder crecer, dado
que muchos de los principales compuestos celulares, como las proteínas y ácidos
nucleicos, contienen en su estructura nitrógeno. Dada la gran variedad de seres vivos que
existen en la naturaleza, existen diferentes compuestos nitrogenados que los diferentes
organismos son capaces de asimilar, para el caso de las plantas la fuente de nitrógeno que
pueden utilizar es el amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-), o sea compuestos nitrogenados
inorgánicos. Para el caso de los animales superiores además de requerir amonio, requieren
de compuestos nitrogenados orgánicos, como aminoácidos o bases nitrogenadas.
Es importante decir que todos los compuestos nitrogenados provienen del nitrógeno
molecular (N2), que representa el 80% de los gases que forman la atmósfera terrestre. Solo
existen unos organismos capaces de asimilar el N2, estos organismos son bacterias que se
conocen con el nombre de bacterias nitrificantes o fijadoras de nitrógeno. Los demás
organismos de la naturaleza no pueden asimilar el N2 de la atmósfera y por lo tanto para
adquirir el nitrógeno que necesitan dependen del metabolismo de las bacterias nitrificantes
para tener una fuente nitrogenada. Las plantas y demás organismos son incapaces de
asimilar el nitrógeno en forma molecular, excepto por las bacterias nitrificantes que por
medio de su metabolismo toman el N2 de la atmósfera y lo convierten en amonio por
medio de la enzima nitrogenasa y la hidrolizas del ATP. Ya estando en forma de amonio o
nitrato el nitrógeno puede ser utilizado por las plantas.
Las bacterias nitrificantes o fijadoras de nitrógeno se acoplan con un número significativo
de especies vegetales en una relación que llaman simbiosis (relación entre dos especies
donde ambas reciben un beneficio, pero no es absolutamente indispensable para la
sobrevivencia de alguna de las especies), o sea que algunas especies de plantas se asocian
en relación simbiótica con las bacterias nitrificantes. Las plantas que se asocian con las
bacterias nitrificantes son las llamadas leguminosas y las bacterias fijadoras de nitrógeno
son del genero Rhizobium. Las bacterias del genero Rhizobium son habitantes naturales
del suelo que infectan las raíces de ciertas leguminosas. Al Llevar a cabo esta infección, se
desarrollan unas estructuras en el sistema radicular de las plantas llamadas nódulos, donde
viven las bacterias y fijan nitrógeno.
La especie a la que pertenece un cierto Rhizobium se define por la especie de la planta que
nodula y en la que es capaz de fijar nitrógeno. El nódulo es una estructura situada en el
sistema radicular de la planta, formada por tejido de la planta. Algunas de las células que lo
constituyen contiene bacterias englobadas en membranas dentro de su citoplasma, estas
bacterias atraviesan un proceso de diferenciación y es precisamente la forma diferenciada
(bacteroide) la que fija nitrógeno. El bacteroide es mayor que la bacteria, posee una forma
irregular y se muestra más sensible a cambios de presión osmótica.
El nódulo viene a ser un órgano de la leguminosa encargado de fijar y asimilar nitrógeno
para la planta, y la planta le proporciona al nódulo (al nódulo y a las bacterias que están en
su interior) carbohidratos producto de la fotosíntesis. A cada especie de leguminosa le
corresponde un Rhizobium especifico, Por ejemplo al trébol lo nodula el Rhizobium
trifolii.
La especificidad del Rhizobium que nodula una leguminosa esta determinado en el código
genético y se dice que por la presencia de un plasmidio en el ADN, plasmidio que se
trasmite a la bacteria o por conjugación del Rhizobium especifico. En resumen se puede
decir que el Rhizobium promueve la realización de la simbiosis con la planta, pegándose a
su sistema radicular con el objeto de conseguir energía para metabolizar, pero se encuentra
con que la planta hospedera le da la contra orden al Rhizobium de que si este me da
nitrógeno en forma de amonio yo le dono su energía para metabolizar.
4.5.1. Reconocimiento entre planta y Rhizobium
Las raíces de plantas forman exudados que inducen la expresión de genes rhizobiales que
son característicos para el comienzo de la simbiosis. Uno de esos factores son flavonoides
que producen una interacción con la proteína codificada por el gen nodD. La proteína
NodD y las substancias flavonoides forman parte del reconocimiento hospedador-
específico debido a que no todos los flavonoides pueden interactuar con una NodD de una
especie bacteriana dada.
4.5.2. Invasión
La invasión de las plantas se lleva a cabo por los pelos radiculares. Las bacterias inducen
una curvación de esos pelos mediante el contacto con la planta y la producción de
metabolitos nod. Las bacterias invaden las plantas mediante el desarrollo de canales de
infección, por lo que se forman túneles transcelulares. Durante la penetración, y la
simbiosis, las bacterias no quedan alojadas directamente dentro del citoplasma de las
células de la planta hospedadora, sino que permanecen alojadas en "vesículas" rodeadas
por una membrana derivada de la membrana citoplasmática de la célula de la planta.
4.5.3. Nitrogenasa
La nitrogenasa es el enzima responsable de la reducción de nitrógeno atmosférico a
amonio en la simbiosis entre Rhizobium y leguminosa. Se compone de las proteínas NifH,
NifD y NifK. La nitrogenasa contiene dos proteínas NifD y dos proteínas NifK. Esas
cuatro proteínas forman la dinitrogenasa. Además, la nitrogenasa contiene dos proteinas
NifH. Esas sirven como reductasa de la dinitrogenasa. La mayoría de las nitrogenasas
contienen un cofactor con Fe y Mo. Sin embargo, hay también nitrogenasas que carecen de
Mo y contienen Fe o V por ejemplo. Para la reducción del nitrógeno, se transportan
electrones de la reductasa de la dinitrogenasa a la dinitrogenasa y finalmente al nitrógeno.
El amonio formado durante la fijación del nitrógeno es proporcionado a la planta en forma
de aminoácidos.
4.6. Hongo formador de nódulos.
4.6.1. Micorrizas
Son las asociaciones, que los hongos del suelo establecen con las raíces o rizoides de
plantas terrestres. El término fue introducido en 1885 por A. B. Frank y significa hongo-
raíz. Hoy en día, se sabe que forman parte de casi todas las plantas terrestres y aparecen
sobre Briofitos(los musgos), muchos Pteridofitos (Helechos), en todos los grupos de
Gimnospermas (coníferas) y la mayoría de Angiospermas (plantas con flor que son más
evolucionadas que las anteriores). Solo algunas familias como Ciperáceas, Juncáceas,
Cariofiláceas o Crucíferas han desarrollado mecanismos de resistencia frente a la
colonización por hongos micorrícicos. Los taxones fúngicos que establecen micorrizas
incluyen hongos Zygomicetes, Ascomycetes, Basidiomycetes y Deuteromycetes. Este
hecho sugiere que la evolución de las asociaciones micorrícicas, podría haber sido decisiva
en la colonización vegetal de la tierra firme, lo que indicaría que el micotrofismo (este tipo
de asociación nutricional entre un hongo y una planta) fue decisivo en la evolución de las
plantas y su adaptación al medio terrestre. De hecho, las micorrizas son una de las
asociaciones más frecuentes en la Biosfera y se ha demostrado sobradamente que las raíces
con micorrizas son más eficaces como órganos absorbentes de agua y nutrientes, que las
raíces de plantas no afectadas; en consecuencia, las plantas micorrizadas tienen más
posibilidades de colonizar suelos más pobres.
4.6.2.¿Cómo se produce la infección?
La infección fúngica se establece en periodos de crecimiento activo de la raíz, tras la
penetración de las hifas del hongo, del micelio externo, en las raíces secundarias de la
planta, (las hifas del hongo, digamos para entendernos, que son como las raíces del hongo,
y ese conjunto de hifas del hongo recibe el nombre de micelio), cambia la anatomía de la
raíz de la planta y forma una estructura nueva: la micorriza. Las hifas del hongo son
atraídas por exudados de la raíz (las plantas no solo absorben nutrientes a través de las
raíces, sino que también excretan ciertos productos que sirven de alimento y contribuyen a
formar la microbiota radicular o el conjunto de microorganismos que viven asociados a las
raíces de nuestras plantas). En el proceso de infección el hongo solo invade la epidermis de
la raíz y el córtex radicular, sin entrar nunca en el cilindro vascular (la parte de la raíz
comunicada con el sistema vascular de la planta, con el fin de repartir a todas las células de
la planta los nutrientes absorbidos por la raíz)ni en el tejido meristemático( el tejido que
tiene el potencial de formar nuevas raíces), ambos protegidos por una capa que se llama
cofia.
5. LOS BIOFERTILIZANTES.
Son todos los preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas con
capacidad para fijar nitrógeno, solubilizar fósforo, transformar el azufre, movilizar el
potasio, potencializar diferentes nutrimentos o producir sustancias bioactivas (vitaminas,
aminoácidos, fitohormonas). Los Biofertilizantes se utilizan para aplicar a las semillas o
inocular en el suelo con el propósito de mejorar la producción de cultivos. (Huayamis J,
2007)
6. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS BIOFERTILIZANTES
6.1. Fijación de nitrógeno atmosférico La fijación biológica de Nitrógeno puede ser realizada por distintos organismos:
• “Fijadores de vida libre”, (asimbióticos) que son capaces de fijar nitrógeno sin la
cooperación de otras formas vivas, ejemplo: las bacterias pertenecientes a la familia
Azotobacteriaceae, muchos de los Clostridea anaerobios y varias especies de algas
Verdi azules.
• Otros grupos se convierten en fijadores cuando viven en asociaciones simbióticas
con formas superiores o inferiores de vida. El ejemplo más corriente son las
bacterias del género Rhizobium que viven en simbiosis con las leguminosas.
• Los organismos pertenecientes a la familia Actinomycetaceae que viven en los
nódulos radicales de varias especies de plantas no leguminosas y las asociaciones
formadoras de nódulos en las hojas, establecidas entre bacterias y algunas especies
tropicales de las plantas pertenecientes a los géneros: Ardisis, Pavetta y Psichotria.
6.2. Bacterias solubilizadoras de fósforo del suelo
• Estas bacterias se conocen también como fosforinas y su uso aún no muy
extendido, se presenta como promisorio en la solubilización de formas insolubles
de fósforo tanto orgánico como inorgánico.
• La solubilización por vía biológica de los fosfatos minerales de calcio, hierro y
aluminio es una tecnología que ya se encuentra disponible en biopreparados a base
de bacterias (Pseudomonas, Bacillus, Penicillum, Aspergillus, etc.) a partir de las
cuales se preparan inóculos con los que se bacterizan las semillas o el suelo
6.3. Microorganismos que transforman el azufre
• El azufre es un elemento esencial en la nutrición de las plantas pues participa en la
formación de aminoácidos y vitaminas.
• Las bacterias de los géneros Bacillus, Pseudomonas spp, Arthrobacter spp.
Convierten el azufre elemental y el tiosulfato a sulfato. Los hongos del género
Aspergillus oxidan el azufre en polvo.
6.4. Microorganismos que movilizan potasio
• Bacterias de los géneros Bacillus, Pseudomonas, Clostridium y hongos como
Aspergillus, Penicillum y Mucor, solubilizan el potasio mediante la liberación de
ácidos orgánicos e inorgánicos que reaccionan con los minerales.
7. CARACTERÍSTICAS, FUNCIONES Y RECOMENDACIONES DEL
BIOFERTILIZANTE ELABORADO A BASE DE DIFERENTES
BACTERIAS.
MICROORGANISMOS CARACTERÍSTICAS FUNCIONES RECOMEDACIONES
Rhizobium sp. Bacteria fijadora de
N2 en forma
simbiótica, con las
raíces de las
leguminosas.
Sustituye
entre el 75 y
80 % de la
fertilización
nitrogenada
Aplicar en fréjol,
maní, haba, lenteja y
abonos verdes.
Inoculación de
semillas.
Dosis: 2-3 g/ litro de
agua, cada 15 días
Azotobacter sp. Bacteria fijadora de
N2 en forma
asimbiótica.
Aeróbica gram
negativa
Utiliza una gran
cantidad de fuentes de
Carbono y ciertos
polisacáridos y ácidos
orgánicos
Produce
sustancias
promotoras
de-
crecimiento:
vitaminas del
grupo B,
ácidos:
indolacético y
giberélico.
Control
biológico por
supresión
Aplicar en cereales,
banano, caña de
azúcar, hortalizas
frutales y tubérculos
Dosis: 2-3 g/ litro de
agua, cada 15 días
poblacional
de algunos
agentes
patógenos
(Fusarium y
Aspergillus)
Azoospirillum sp. Bacteria fijadora de
N2 en forma
asimbiótica.
Aeróbica gram
negativa
(microaeróbica)
Como fuentes de
Carbono utiliza:
ácidos orgánicos
y ciertos polisacáridos
Tiene
ingerencia
sobre
incrementos
en la solución
del suelo,
desarrollo de
las raíces,
crecimiento
vegetativo y
aumento de la
productividad
(15-30 %)
Aplicar en cereales,
banano, caña de
azúcar, hortalizas
frutales, tubérculos
y especies
ornamentales, y como
Inoculante de
leguminosas.
DOSIS: Dosis: 2-3 g/
litro de agua,
cada 15 días
8. LAS BACTERIAS FIJADORAS DE NITRÓGENO
En forma asociativa (Azotobacter y Azoospirillum) y las solubilizadoras de fósforo sintetizan sustancias biológicamente activas (hormonas, aminoácidos, vitaminas) que son tomadas por las plantas y actúan en determinados estadios de su desarrollo. Pueden estimular la floración o reducir el aborto floral, adelantar la fructificación y la maduración, incrementar el vigor de las plantas y lograr productos con mayor tamaño y peso. Las cepas de Azotobacter son capaces de producir:
• 13 aminoácidos
• 6 citoquininas
• Mayores concentraciones de auxinas y Giberelinas.
Lo que va a producir mayores rendimientos en los cultivos
Clasificación de microorganismos fijadores de nitrógeno de interés agrícola y forestal
(municipio Morona, 2007)
El autor acierta que la fijación biológica del nitrógeno es una biotecnología agrícola
respetuosa con el medio ambiente y representa una alternativa a la fertilización
nitrogenada, evitando la contaminación de suelos y aguas por nitratos químicos que se
producen hoy en día en el mercado mundial y nacional.
9. METODOLOGIA.
9.1. FASE DE CAMPO.
9.1.1. Preparación de medios (trampas) para atrapar bacterias del campo.
MATERIALES:
• 1 tarro de plástico (tarina)
• 1 pedazo de tela nylon (media de mujer)
• 1 liga
• 4 onzas de arroz cocinado con sal (sin manteca)
• 2 cucharadas de melaza o miel de panela
• 2 cucharadas de harina de pescado o caldo de carne.
PROCEDIMIENTO:
1. Poner 4 onzas de arroz cocinado con sal.
2. Agregue 2 cucharadas de melaza.
3. Agregue 2 cucharadas de harina de pescado o caldo de carne.
4. Tapar la boca del tarro con un pedazo de tela nylon y asegurarlo bien
Se recomienda preparar entre 20 capturadores o más a fin de asegurar una elevada
diversidad microorgánica.
PROCEDIMIENTO DE CAMPO:
5. Se eligió los sitios donde realizar las capturas:
a. Parque botánico del instituto: Un lugar húmedo y cubierto de vegetación,
b. Un sector próximo a la laguna del instituto
c. Arboles y arbustos sanos y robustos del parque.
6. Se procedió a enterrar los tarros o tarrinas en las áreas elegidas, dejando el borde de las
mismas a 10 centímetros de profundidad.
7. Se colocó materia orgánica en proceso de descomposición recogida en los sectores
circundantes, sobre el nylon que tapa la boca del tarro.
8. Se identifico el sitio donde enterró las tarrinas colocando una baliza.
COSECHA DE LOS MICROORGANISMOS
a. Después de 2 semanas se procedió a desenterrar las tarrinas y se saco el arroz que fue
impregnado de Microorganismos (MEAs).
b. Luego de la cosecha se procedió a mezclar en un balde el arroz de todas las tarrinas
cosechadas.
OBTENCIÓN DE LA SOLUCIÓN MADRE
a. Se agrego 1 litro de agua limpia cocinada pero fresca a la cosecha de arroz con
microorganismos.
b. Se agrego 1 litro de melaza o miel de panela y se procedió a batir o licuar la mezcla por
el espacio de 5 a 10 minutos.
c. Se dejo fermentar la mezcla durante 30 días.
9.1.2. Recolección de nódulos de las leguminosas.
MATERIALES:
• Fundas ziploc.
• Guantes de caucho.
• Papel aluminio.
• Tijera de podar.
PROCEDIMIENTO:
1. Se eligió cuatro leguminosas:
a. Kanumar(Mimosa púdica)
b. Shuké(Erithrina poeppigiana)
c. Leguminosa de flores amarillas.
d. Sampi (Inga sp.)
2. Con la ayuda de los guantes de saco las plantas del suelo
3. Se recogieron los nódulos de las raíces de las 4 plantas.
4. Se coloco en las fundas ziploc envueltas en papel aluminio( se hace con el objetivo
de que no se contaminen con otros microorganismos del ambiente)
5. Se procedió a refrigerar con el objeto de que no se mueran los microorganismos que
se encuentran en los nódulos.
9.2. FASE DE LABORATORIO.
9.2.1. Aislamiento de las bacterias de las trampas y de los Nódulos.
MATERIALES:
• Tubos de ensayo de 10mL.
• Solución madre de Microorganismos(2 galones)
• Esterilizador
• Asas
• Nódulos de las plantas.
• Cajas petri
• 500 mL Caldo peptonado
• Cámara de flujo laminar.
• Bisturí.
• Papel aluminio.
• Cámara de incubación
PROCEDIMIENTO.
Obtención de Bacterias:
1. Se procedió a desinfectar los nódulos con una solución de cloro al 1%.
2. S e cortó en pedazos pequeños los nódulos de cada especie de planta (separar en
papel aluminio) y guardar en el refrigerador por 30 min.
3. Se preparo 500ml de caldo peptonado, con los siguientes cálculos: 12.75g en 500ml
de agua destilada.
4. Se disolvió bien y calentó en el microondas por 5 min.
5. Se dejó en el esterilizador por 30 min y se procedió a dejar enfriar por 20 min,
6. Una vez frio se coloco 10 ml de caldo peptonado en los tubos de ensayo y se
etiquetó los tubos según la especie de la planta
7. Luego se procedió a colocar los nódulos con la espátula en los tubos respectivos y
se dejó incubar por 24 horas a 35ºc, en la cámara de incubación.
Obtención de cultivo puro (Axenicos):
1. Se procedió a preparar el medio de cultivo (Agar) con tres repeticiones de cada uno
de los nódulos de las plantas y de los dos envases de plástico (microorganismos del
campo) con un total de 450 ml para 18 cajas petri (con 25 ml de Agar cada una).
2. Se esterilizo por 30min junto con los materiales a utilizar, se repartieron en las 18
cajas y se dejo enfriar en la cámara de flujo laminar.
3. Una vez gelificadas los medios con la ayuda del asa se procedió a picar las
muestras y a estriarlas en las cajas con los medios.
4. Luego se coloco en la cámara de incubación por 24horas a 35ºc.
5. Luego de las 24 horas se sacaron las cajas y se obtuvieron las cepas según la forma
y el color en otras 14 cajas con Agar.
6. Después de las 24 horas se obtuvieron solo las bacterias de una sola forma, un solo
color y forma de crecimiento.
7. Estas bacterias axenicos (puro) se estrió de nuevo en los viales de 20ml para
conservar como muestras para estudios posteriores mas profundos de cada especie
de bacterias que albergan cada especie de leguminosas amazónicas.
9.3. RESULTADOS.
De las 18 cepas que se listaron al inicio, 15 cepas mejores se escogieron por su rapidez en
crecimiento y resistencia a las condiciones de manejo de cada una de ellas.
Se llego a obtener 14 bacterias nitrificantes y 1 levadura que transforman los azucares en
aminoácidos que estimulan en diversos procesos de desarrollo de las plantas.
10. CONCLUSIONES
Se determinó que las bacterias que forman nódulos con las leguminosas :
• fijan nitrógeno atmosférico en nitrógeno aprovechable para las plantas.
• Los nódulos son estructuras que se forman en las raíces de las leguminosas, alojan a
las bacterias en su interior. En estas estructuras las bacterias se trasforman en
bacteroides, que son los encargados de fijar el nitrógeno atmosférico.
• Además los bacteroides llevan a cabo la fijación de nitrógeno porque son capaces
de formar la enzima nitrogenasa que es responsable de la conversión del
nitrógeno molecular en amonio.
• No todas las especies de leguminosas forman simbiosis con un solo tipo de bacteria,
hongo o levadura. Las más conocidas son las que tienen valor comercial y
alimentario para el ser humano o para el ganado, como el fríjol, la soja, la arveja, la
lenteja, el haba y la alfalfa.
• Entre las amazónicas ya determinadas están la erithrina sp, mimosa sp y inga sp
11. BIBLIOGRAFIA.
� Huayamis J,2007.Las bacterias nitrificantes.Monografias.com
� http/monografías.com/trabajos 10/clorofa/clorofa.schtml
� Todo Micorrizas.2008.Wikipedia.com
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