Fertilizante Extremo: Uso de Bacterias Extremófilas para la Formulación de un Biofertilizante de Cultivos de Soja en Suelos Salinos

Abstract

El exceso de sales en el suelo se ha convertido en una amenaza para la calidad de los cultivos agrícolas. Si bien el cultivo de soja se clasifica como moderadamente tolerante a la sal, la salinidad tiene efectos adversos en cada etapa de su desarrollo. Por otro lado, las bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPB (por sus siglas en inglés) han ganado importancia agrícola debido a sus efectos beneficiosos sobre el suelo y por su capacidad de aumentar productividad de los cultivos. En esta tesis doctoral se propuso estudiar las propiedades promotoras de crecimiento vegetal de cuatro bacterias extremófilas previamente aisladas de suelo Andino, con la finalidad de ser utilizadas como posibles bioinoculantes para la soja en suelos salinos. Los cuatro aislamientos pertenecientes a los géneros Stenotrophomonas y Exiguobacterium fueron clasificados como moderadamente halófilos por su capacidad de tolerancia al NaCl. En su caracterización bioquímica, si bien los cuatro aislamientos en estudio (Stenotrophomonas sp. AG3 y Exiguobacterium sp. S56a, S60 y S58) demostraron la capacidad de sintetizar fitohormonas, producir biofilm, exopolisacáridos, solubilizar fosfatos, producir sideróforos, fijar nitrógeno, tanto en ausencia como en presencia de sal, sólo tres de ellos (Stenotrophomonas sp. AG3 y Exiguobacterium sp. S56a, S60) pudieron promover significativamente la germinación de la soja bajo estrés salino. Los estudios genéticos realizados en plantas de soja nos indican que debido a sus funciones específicas y relativas estos microorganismos fueron capaces de inducir la expresión de ciertos genes (Glyma.02G228100, Glyma.04G180400 y Glyma. 08G189600) marcadores de estrés. Por otro lado, los microorganismos extremófilos demostraron tener características biocontroladoras frente al fitopatógeno Macrophomina phaseolina, mediante la producción de enzimas líticas y poliaminas, lo cual se vio manifeo por marcadas distorsiones morfológicas que presentaron las hifas fúngicas. Estos resultados nos llevaron a probar las propiedades promotoras de crecimiento vegetal bajo condiciones de invernadero. La mezcla de las bacterias extremófilas (Stenotrophomonas sp. AG3 + Exiguobacterium sp. S56a) y Stenotrophomonas sp. AG3 fueron capaces de mejorar el crecimiento de las plantas de soja hacia el final de su ciclo de crecimiento, tanto en un suelo fértil como en un suelo ligeramente salino (30 mM) y alcalino (pH= 7,7). Además, ambos microorganismos, fueron clasificados como bacterias endofíticas de raíz, siendo capaces de subsistir en la exodermis y córtex por 30 días. Luego, se llevó a cabo la optimización de un medio de cultivo económico que permita el máximo crecimiento de Stenotrophomonas sp. AG3 para su posterior formulación. Con lo que se propuso el escalamiento bacteriano en forma líquida y encapsulada. Su escalamiento en biorreactor instrumentado nos permitió obtener 1,5 L de la bacteria con un título de 2,66E+9 UFC/mL en 4 h. Finalmente, su encapsulación a gran escala en la máquina jet cutter, nos permitió obtener un total de aproximadamente 100-120 cápsulas por minuto. Nuestros resultados muestran el éxito en dos tipos de formulaciones de Stenotrophomonas sp. AG3, debido a que se alcanzó el título adecuado para ser utilizada como posible inoculante microbiano tanto para suelo fértil como para suelos salinos.