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FORO DE CHILTEPÍN
Estudios sobre procesos de germinación del chiltepín por
métodos tradicionales con bacterias promotoras de
crecimiento.
Dr. Edgar O. Rueda Puente
Interacción Planta-Microorganismo
Universidad de Sonora-Campus Santa Ana
Miembro Sistema Nacional de Investigadores
“El más grande servicio que puede rendirse a la naturaleza
es cuidar su homeostasis para la preservación del mundo”
Rueda-Puente E.O.
Baviácora, Sonora, México. Marzo de 2009
UNIVERSIDAD DE SONORA
DIVISIÓN DE CIENCIAS
ADMINISTRATIVAS,
CONTABLES Y
AGROPECUERIAS
CENTRO DE
INVESTIGACIONES
BIOLÓGICAS DEL NOROESTE
FACULTAD DE AGRONOMIA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA
DE CHIHUAHUA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA
DE BAJA CALIFORNIA
Sistemas árido-salinos
Los ecosistemas áridos y
semiáridos cubren el 45%
de la superficie global de
la tierra y consisten a
menudo en mosaicos
herbáceos y arbolados de
vegetación (perturbados).
Necesaria la comprensión
de los mecanismos que
operan en ecosistemas
naturales.
Estébanes, 2007
Restauración= Producción de plantas
Las especies vegetales herbáceas y
leñosas nativas que tengan la
potencialidad de crecer en zonas
profundamente alteradas.
Que permitan la recuperación
de la fertilidad del suelo, un
microclima y un ciclo
hidrológico similares a los
originales y el restablecimiento
de al menos parte de la flora y
fauna nativa que aún sobrevive
en algunos sitios como son las
zonas árido-salinas
Alternativa a la producción de
plantas
(interacción entre ciertas plantas)
puede ser promovida
positivamente con la ayuda de la
interacción de microorganismos
presentes a nivel de rizosfera
MODELO DE INTERACCIÓN
PLANTA-MICROORGANISMO
Cofia y mucigel
Desprendimiento de
células de raíz
Raíz primaria
Raíz secundaria
Formación de raíces laterales
Métodos de Colecta
Modificación de Prikyl y Vancura (1980)
Naturaleza cuantitativa y cualitativa de exudados de raíz
CLASIFICACIÓN DE EXUDADOS RADICALES
Exudados radicales
Compuestos químicos y metabolitos elaborados
liberados a la superficie de la raíz o dentro de la raíz.
Exudaciones
Los procesos de liberación de exudados, implican
algunas vías y mecanismos bioquímicos.
Vértidos
Compuestos de bajo peso molecular que difunden
dentro del apoplasto y, por la vía del apoplasto se
mueven a la superficie radical o escurren directamente
desde células corticales o epidérmicas.
Secreciones
compuestos que atraviesan las barreras membranales,
como un resultado del gasto de energía metabólica.
Mucílagos
Cuatro fuentes contribuyen a los materiales orgánicos
rizósfera. A) de células de la cofia, B) polisacáridos de
pared 1ª. C)secreciones de pelos y epidérmices.
E) productos de degradación bacteriana.
Lisados
De autolísisde células viejas descamadas que vienen a ser
fuertemente colonizadas o de metabolitos microbianos
liberados.
Factores que afectan la exudación
Exudación de aminoácidos totales en plántulas de Salicornia bigelovii
y soya en los primeros cinco días de crecimiento.
Día
Salicornia 1
Soya 2
1
2
3
4
5
13.8 ± 1.9
14.2 ± 1.6
12.2 ± 3.0
9.5 ± 1.5
27.7 ± 1.1
10.2 ± 2.4
10.6 ± 1.1
13.7 ± 1.6
20.2 ± 1.2
56.7 ± 2.6
1.- S. bigelovii. Exudación en agua, 40 plántulas por experimento
2.- Glycine max. exudación en agua, 80 plántulas por experimento.
Edad y tipo de planta
Factores que afectan la exudación
Efecto de la concentración de k en la liberación de azúcares, ácidos orgánicos
y aminoácidos/amidas (mg.g-1 raíz seca) por raíces de plantas cultivadas
en solución nutritiva.
Tratamiento
(mM de K)
Azúcares 1
K1= 0.5
K2=1.0
K3= 4.0
7.68
4.73
5.39
Ácidos orgánicos
15.87
3.42
4.72
Aminoácidos/ amida
0.17
0.13
0.11
1.- Glucosa, arabinosa, fructosa y sacarosa
2.- Ácido oxalacético,fumárico, málico, cítrico, succínico,
glioxálico, , aconítico, glutárico y tartárico.
3.- Ácido glutámico, aspártico, alanina, glicina,
aminobutírico, serina, glicina, valina, leucina.
Concentración de Potasio
Importancia de los exudados
NIVEL DE RIZÓSFERA
Bacteria
Mucigel
Participación de mucigel en la interacción con microorganismos
Mucigel
Población bacteriana
Superficie de raíz cubierta
de mucigel
Participación de mucigel en la interacción con microorganismos
¿Qué promueve esa interacción?
SOLUBILIZACIÓN DE FOSFATOS
Como las PGPB afectan el crecimiento de
las plantas?
Suministro de iones esenciales, tales como fósforo y nitrógeno.
Aumento en la toma de minerales por la planta debido a un
sistema radicular más grande
Cambio en los mecanismos citológicos por moléculas señal
producidas por las bacterias
Mitigación de factores negativos tales como salinidad, sequía,
efectos tóxicos por metales pesados, exceso de composta,
ácidos húmicos
Una combinación de todos los mecanismos anteriores, cada
uno trabajando a pequeña escala o acoplados. La suma de
todas las actividades produce el efecto en la planta
Control biológico de fitopatógenos
Bacterias promotoras
del crecimiento de plantas
La atención científica se ha
enfocado en buscar alternativas
biológicas que estimulen el
desarrollo de las plantas como
Azospirillum, bacterias de rizosfera
fijadoras de nitrógeno conocidas
como bacterias promotoras del
crecimiento de plantas (PGPB,
siglas en ingles).
Bacterias promotoras
del crecimiento de plantas
TAMBIEN CONOCIDAS COMO:
RIZOBACTERIAS PROMOTORAS DE
CRECIMIENTO EN PLANTAS
BACTERIA BENEFICAS
BIOFERTILIZANTES
BACTERIAS ASOCIATIVAS
BACTERIAS QUE AUMENTAN COSECHAS
¿De dónde se pueden obtener las
PGPB?
De cualquier parte,
siempre y cuando
existan plantas en el sitio
CACTUS CARDON
GIGANTE
EN EL DESIERTO
Especies de PGPB
Pseudomonas; principalmente control biológico
Bacillus; principalmente control biológico
Azospirillum; principalmente promoción directa de
crecimiento
Klebsiella:principalmente promoción directa de crecimiento
Vibrio; principalmente promoción directa de crecimiento
Flavobacterium; principalmente promoción directa de
crecimiento
Microcoleus; principalmente promoción directa de
crecimiento
Y muchas más…………
OBJETIVO:
1.- Evaluar cepas halotolerantes promotoras del crecimiento de
plantas que representan una fuente exitosa de inoculantes biológicos
para el chiltepin y disminuir considerablemente el uso de la fertilización
nitrogenada para su reproducción, utilizando microorganismos
endógenos asociados a la halófita Salicornia bigelovii (Azospirillum
halopraeferens y Klebsiella pneumoniae)
DIAGRAMA GENERAL
AISLAMIENTO DE BPCP
REPRODUCCIÓN DE BACTERIAS 1*10 9 UFC/mL
OBTENCIÓN DE SEMILLA DE CHILTEPIN
DESINFECCIÓN DE SEMILLA Y PRUEBAS DE VIABILIDAD
INOCULACIÓN DE SEMILLAS CON BPCP
Siembra en vasos
germinadores.
Condiciones de invernadero
durante 3 meses a una
temperatura entre 27-33°C
Reproducción de 3000 plantas
inoculadas con las PGPB bajo
condiciones de vivero y 6 meses
después fueron transplantadas en
centros de educación preescolar,
primarias, donación de plantas a la
ciudadanía santanense y venta a
particulares generadores de
fraccionamientos de casas-habitación
Inoculación y siembra
Siembra
Inoculación
Generando el vivero de
producción de plantas
Traslado de
plantas de
invernadero al
vivero
Medición de variables
Porcentaje de Germinacion (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
62%
7 MIN. AGUA CAL.+ A.hal
14 MIN. AGUA CAL.+ A.hal
21 MIN. AGUA CAL.+ A.hal
LAVADA JABON+ A.hal
8,6% 6%
11,3%
0%
TESTIGO+ A.hal
Porcentaje de germinacion (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
7 MIN. AGUA CAL.
14 MIN. AGUA CAL.
21 MIN. AGUA CAL.
25,3%
2,6% 0%
LAVADA JABON
10,6%
0%
TESTIGO
Tasa de germinación (# semillas)
35
30
7 M IN. AGUA CAL.+
A.hal
14 M IN. AGUA CAL.+
A.hal
21 M IN. AGUA CAL.+
A.hal
LAVADA JABON+
A.hal
TESTIGO+ A.hal
25
20
7 M IN. AGUA CAL.
14 M IN. AGUA CAL.
21 M IN. AGUA CAL.
15
LAVADA JABON
TESTIGO
10
5
0
1
2
3
4
5
6
Días
7
8
9
10
6.0000
5.0000
Altura (cm)
4.0000
3.0000
2.0000
1.0000
0.0000
7 MIN.
AGUA
CAL.+
A.hal
14 MIN.
AGUA
CAL.+
A.hal
21 MIN.
AGUA
CAL.+
A.hal
LAVADA TESTIGO+
JABON+
A.hal
A.hal
7 MIN.
AGUA
CAL.
14 MIN.
AGUA
CAL.
21 MIN.
AGUA
CAL.
LAVADA
JABON
TESTIGO
1.2
Longuitud radicular (cm)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
7 MIN.
14 MIN.
21 MIN.
AGUA
AGUA
AGUA
CAL.+ A.hal CAL.+ A.hal CAL.+ A.hal
LAVADA
JABON+
A.hal
TESTIGO+
7 MIN.
14 MIN.
21 MIN.
A.hal
AGUA CAL. AGUA CAL. AGUA CAL.
LAVADA
JABON
TESTIGO
1.2
Peso fresco y seco (gr)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
7 MIN. AGUA 14 MIN. AGUA 21 MIN. AGUA
LAVADA
CAL.+ A.hal
CAL.+ A.hal
CAL.+ A.hal JABON+ A.hal
TESTIGO+
A.hal
7 MIN. AGUA 14 MIN. AGUA 21 MIN. AGUA
CAL.
CAL.
CAL.
LAVADA
JABON
TESTIGO
altura (cm) y No. de hojas (#)
30
25
20
15
10
5
0
DETERGENTE
7 min. Agua caliente+ A.h.
DETERGENTE+ A.h.
PLÁTICAS DE CONCIENTIZACIÓN A
ESCUELAS DE EDUCACIÓN PRIMARIA
DONACIÓN DE PLANTAS DE MEZQUITE
A LA CIUDADANÍA
REFORESTACIÓN EN ESCUELAS DE
EDUCACIÓN PRIMARIA Y
PREESCOLAR
Conclusiones
Es necesario ampliar el conocimiento
durante todo el desarrollo de las plantas
en interacción con las bacterias
promotoras del crecimiento de plantas.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos en el presente
estudio, demuestran que los tratamientos evaluados
y denominados como: 7 minutos en agua a 70°C, 14
minutos en agua a 70°C; 21 minutos en agua a
70°C; lavado de semilla con agua con jabón y
friccionada; e inoculados con la bacteria Azospirillum
halopraeferens, generaron un porcentaje mayor en
la germinación de semilla de chiltepin (Capsicumm
annum var. aviculare), comparados con los mismos
tratamientos, pero sin la inoculación de la bacteria
en estudio.
Entre los inoculados, resultó tener mayores
expectativas el lavado de semilla con agua con
jabón y friccionada debido al alto porcentaje
obtenido (62%) en comparación con el tratamiento
que mostró un mayor porcentaje de los no
inoculados (26%).
Parámetros relacionados con peso fresco, peso
seco, altura de plántula, longitud radicular indican
que la A. halopraferens puede ser una alternativa
en la producción de plántula en condiciones de
almácigos. No obstante ello, estudios relacionados
en otras etapas fenológicas son necesarios para su
viable introducción como biofertilizante.
Estudios relacionados con:
•Aislamiento y caracterización de organismos nativos
fijadores de nitrógeno
•Colecciones de cepas nativas
•Interacciones planta-microorganismos
•Ecología a nivel rizosfera
•Inoculantes
•Sistemas de uso sustentable
Un regalo visual de la naturaleza?
CONCLUSIONES
•Es importante mencionar que este tipo de trabajo experimental
contribuye a ampliar el conocimiento en las posibles alternativas
de reproducción de plantas forestales y efectos en la aplicación
de biofertilizantes en nuevos materiales vegetativos con
potencial productivo de interés socio-económico para zonas con
problemas de disponibilidad de agua y salinidad, como es el
Noroeste de México.
Agradecimientos:
Grupo de estudiantes
Servidores sociales y
tesistas.
Al H. Ayuntamiento de
Santa Ana, Sonora.
A las autoridades
Universitarias de la UNISON
Proyecto:
FONDO SECTORIAL DE INNOVACIÓN
TECNOLÓGICOA: CONACYT- ESTANCIA DE
INVESTIGACION DR. B MURILLO
PROGRAMA DE RETENCIÓN : CONACYT- UNISON
Importancia de los exudados
Quimiotáxix de Azospirillum brasilense hacia compuestos orgánicos
Detectados en exudados radicales de variedades de garbanzo (Bashan, 2004).
Zona de atracción a diferentes concentraciones (MM)
Compuestos orgánicos
20 mM 10 mM 1mM
100uM 10uM
1uM
Glutamina
Asparagina
Fumarato
Tirosina
Aspartato
Triptofano
I
I
I
I
I
I
3.0
3.6
1.2
3.4
4.1
3.5
0.5
I
I
I
I
I
0.5
1.1
0.8
1.0
0.7
1.2
8.0
9.5
7.7
9.6
10.0
8.0
1.5
1.0
0.7
0.7
0.6
I
I = Inerte a la concentración especificada.
Otros compuestos inertes a todas las concentraciones probadas son arabinosa,
ribosa, glutamato, isoleucina, serina y homoserina.
Capacidad quimiotáctica de Azospirillum
brasilense
Como las PGPB afectan el crecimiento de
las plantas?
Control biológico de fitopatógenos
Suministro de iones esenciales, tales como
nitrógeno y fósforo, mediante la fijación de
nitrógeno y la solubilización de fosfatos
Efecto directo en el metabolismo mediante la
producción de hormonas de crecimiento tales
como AIA, giberelinas y citoquininas
Auxinas tecnica de salcosky
(espectrofotometría) por hplc acoplado a
masas para detectar tipo. Microgramos /mL