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Premio CPIA Bioenergía
12 de Mayo de 2015
Prospección, aislamiento y caracterización de
bacterias celulolíticas de suelo de bosque nativo de
Misiones, Argentina.
Tesista: Gonzalo Julián Sabarís Di Lorenzo
Director: Dra. Eleonora Campos
Lugar de trabajo: Instituto de Biotecnología, CICVyA-INTA
¿Qué son los biocombustibles?
Los Biocombustibles son aquellos obtenidos a partir de biomasa vegetal:
Bioetanol, Biodiesel y Biogas.
Bioetanol de
primera
generación
Bioetanol de
segunda
generación
Obtenido de cultivos
agrícolas destinados
a la alimentación
humana.
Obtenido de materia
prima vegetal no
comestible:
biomasa
lignocelulósica
Estructura de la biomasa lignocelulósica
Celulosa
• Polímero lineal de monómeros de glucosa
Hemicelulosa
• Heteropolímero corto y altamente ramificado
de diferentes azúcares (de 5 y 6 carbonos)
Lignina
• Polímero complejo tridimensional de
compuestos aromáticos
Adaptado de Berkeley Lab, U.S.
Department of Energy’s Office of
Science (http://www.lbl.gov)
Conversión de biomasa a bioetanol
1) Pretratamiento
Biomasa lignocelulósica
Lignina
Celulosa
Hemicelulosa
2) Hidrólisis enzimática
3) Fermentación
Hipótesis de trabajo y Objetivo general
La hipótesis de trabajo es que a través de la prospección de la biodiversidad
bacteriana en ambientes con alta actividad celulolítica, como lo son los suelos
de bosques, se pueden aislar bacterias con utilidad para la deconstrucción de la
biomasa lignocelulósica en componentes fermentables.
El objetivo general es identificar y aislar bacterias que degradan celulosa y
hemicelulosa con el fin de identificar genes que codifiquen para enzimas que
permitan mejorar la eficiencia de la utilización de biomasa lignocelulósica como
sustrato para la producción de bioetanol.
Identificación de bacterias celulolíticas cultivables y no
cultivables
Se seleccionaron 3 muestras de suelos forestales:
•Bosque nativo (BN)
•Bosque plantado con Pinus taeda (PT)
•Bosque plantado con Eucalyptus grandis (EG)
Estimación de la concentración de
microorganismos celulolíticos por ensayo
del número más probable
Identificación de bacterias celulolíticas cultivables y no
cultivables
Extracción de
ADN total del suelo
PCR de ARNr 16s
Secuenciación de ADN
Identificación por homología con bases
de datos
Géneros
potencialmente
celulolíticos
Actividad caracterizada
Cultivables
Acidobacterium sp.
NO
NO
Bradyrizhobium sp.
SI
SI
Rhizobium sp.
SI
SI
Gemmatimonas sp.
NO
NO
Methylobacterium sp.
SI
NO
Planctomyces sp.
NO
SI
Aislamiento de bacterias con actividad celulolítica.
MM-CMC
MM-CMC-Rojo Congo
MM-CMC-Trypan Blue
Actividad endoglucanasa
MM-Avicel
Actividad exoglucanasa
MM-Xilano
Actividad xilanasa
Aislamiento puro con actividad celulolítica
Identificación de aislamientos primarios
Consorcio B6
MM-CMC- Trypan Blue
Consorcios bacterianos
Aislamiento B6a
Identificación del aislamiento B6a
Árbol filogenético de máxima parsimonia basado en las secuencias del ARNr 16S de la familia
Cellulomonadaceae
Evaluación de la actividad celulolítica
MM-CMC-Trypan Blue
MM-Xilano
endoglucanasa
xilanasa
MM-Avicel
Aislamiento B6a
Consorcio B6
Actividades:
Actividad en sobrenadante de cultivo:
cantidad de azúcares liberados por
degradación de CMC
Glu
exoglucanasa
Identificación de genes de enzimas celulolíticas
Secuencias de enzimas glucosil hidrolasas (GH) con actividades de interés para
Cellulomonas flavigena depositadas en bases de datos.
Enzimas GH
Secuencias del
genoma
Secuencias
caracterizadas
Totales
Celulasas
11
3
14
Hemicelulasas y pectinasas
27
3
30
GH Totales
38
6
44
Conclusiones
• El suelo de bosque nativo de la selva misionera (BN) presentó alta concentración de
microorganismos celulolíticos en comparación con las demás muestras analizadas de
bosque plantados con Pino (PT) y Eucaliptus (EG).
• El análisis del ADN total del suelo de BN permitió la identificación bacterias celulolíticas
cultivables y no cultivables.
• Obtuvimos una colección de 49 aislamientos primarios (consorcios bacterianos) con
actividad celulolítica.
• Se obtuvo un aislamiento puro (B6a) que se identificó como perteneciente al género
Cellulomonas sp.
• B6a presenta alta actividad endoglucanasa y sería el responsable mayoritario de dicha
actividad en el consorcio B6.
Laboratorio de Bioenergía
Instituto de Biotecnología, CICVyA-INTA.
Dra. Eleonora Campos (Investigadora Responsable)
Microb. Silvina Ghio (Becaria Doctoral INTA)
Lic. Florencia Piccinni (Becaria Doctoral ANCyT)
Dra. Paola Talia (Investigadora Responsable)
Lic. Emiliano Ben Guerrero (Becario Doctoral INTA)
¡Muchas gracias!