Bacterias productoras de hidrolasas aisladas de suelos de cultivos de arroz: Caracterización fenotípica y molecular
DOI:
https://doi.org/10.57188/manglar.2024.018Resumen
El objetivo de la presente investigación fue aislar y caracterizar bacterias provenientes de suelos de cultivos de arroz para determinar su potencial biotecnológico prospectivo. Para ello, se recolectaron suelos de cultivos de arrozales del distrito de Rioja, Región de San Martín, aislaron siete bacterias morfológicamente diferentes y determinaron sus características fisiológicas, sensibilidad antimicrobiana y capacidad de degradar diferentes sustratos. Las bacterias crecieron óptimamente entre 20 y 37 °C, a pH entre 5,0 y 10,0. Respecto a los perfiles de sensibilidad antimicrobiana; una, tres, una, una y una cepa presentaron resistencia a 11, 12, 8, 7 y 4 antimicrobianos, respectivamente. La identificación molecular se realizó mediante la amplificación y secuenciación de los genes ribosómicos 16S, obteniendo similitud con los géneros Acinetobacter, Bacillus, Staphylococcus, Comamonas y Aeromonas. Las bacterias, según su actividad hidrolítica, formaron cinco grupos: tres degradaron gelatina, leche descremada, caseína, aceite de oliva, almidón, celulosa, pectina, y tributirina; una, aceite de oliva y tributirina; otra, gelatina, leche descremada, aceite de oliva y tributirina; una, gelatina, aceite de oliva, almidón, tributirina; y una, gelatina, leche descremada, caseína, aceite de oliva y tributirina. Las bacterias aisladas presentan gran potencial como inoculantes para el enriquecimiento y la biorremediación de suelos agrícolas.
Descargas
Referencias
Aarab, S., Ollero, F. J., Megias, M., Laglaoui, A., Bakkali, M., & Arakrak, A. (2017). Simultaneous p-solubilizing and biocontrol activity of rhizobacteria isolated from rice rhizosphere soil. En: Kumar V., Kumar M., Sharma S. & Prasad R. (Eds) Probiotics in Agroecosystem, 207–215. Springer. Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4059-7_11
Balasjin, N. M., Maki, J. S., Schläppi, M. R., & Marshall, C. W. (2022). Plant growth-promoting activity of bacteria isolated from Asian rice (Oryza sativa L.) depends on rice genotype. Microbiol Spectr., 10(4), e0278721. https://doi.org/10.1128/spectrum.02787-21
Bauer, A. W., Kirby, W. M., Sherris, J. C., & Turck, M. (1966). Antibiotic Susceptibility Testing by a Standardized Single Disk Method. The American Journal of Clinical Pathology, 45(4), 493–496. https://doi.org/10.1093/ajcp/45.4_ts.493
Becerra Gutiérrez, L. K., & Horna Acevedo, M. V. (2016). Aislamiento de microorganismos productores de biosurfactantes y lipasas a partir de efluentes residuales de camales y suelos contaminados con hidrocarburos. Scientia Agropecuaria, 7(1), 23–31. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.01.03.
Butt, M.Q., Zeeshan, N., Ashraf, N.M., Akhtar, M. A., Ashraf, H., Afroz, A., Shaheen, A., & Naz, S. (2021). Environmental impact and diversity of protease-producing bacteria in areas of leather tannery effluents of Sialkot, Pakistan. Environ Sci Pollut Res, 28, 54842–54851. https://doi.org/10.1007/s11356-021-14477-2.
Calderón-Toledo, S., Horue, M., Alvarez, V. A., Castro, G. R., & Zavaleta, A. I. (2021). Isolation and partial characterization of Komagataeibacter sp. SU12 and optimization of bacterial cellulose production using Mangifera indica extracts. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 97(6), 1482-1493. doi: https://doi.org/10.1002/jctb.6839
Canales, P. E., Chávez-Hidalgo, E. L., & Zavaleta, A. I. (2014). Caracterización de bacterias halófilas productoras de amilasas aisladas de las Salinas de San Blas en Junín. Revista Colombiana de Biotecnología, 16(2), 150-157. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v16n2.43763
Carr, E. L., Kämpfer, P., Patel, B. K. C., Gürtler, V., & Seviour, R. J. (2003). Seven novel species of Acinetobacter isolated from activated sludge. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 53(4), 953–963. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02486-0
Clinical and Laboratory Standards Institute. (2018). Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. 28th ed. CLSI supplement M100. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute.
Cycoń, M., Mrozik, A., & Piotrowska-Seget, Z. (2019). Antibiotics in the soil environment—degradation and their impact on microbial activity and diversity. Frontiers in Microbiology, 10, 338. doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00338
Fei, Y., Huang, S., Zhang, H., Tong, Y., Wen, D., Xia, X., Wang, H., Luo, Y., & Barceló, D. (2020). Response of soil enzyme activities and bacterial communities to the accumulation of microplastics in an acid cropped soil. Science of the Total Environment, 707, 135634. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135634.
Ganbat, S., Ganbat, D., Jeong, G., Shin, K-S., Lee, Y-J., Park, M-H., Koh, J., & Lee, S-J. (2022). A Study on the Diversity and Enzyme Productivity of Mesophilic and Thermophilic Bacteria from the Arable Soil Fertilized with Modified Peat Moss. Food Engineering Progress, 26, 84-90. https://doi.org/10.13050/foodengprog.2022.26.2.84.
García-Bucio, P., Sotelo-Navarro, P., Poggi-Varaldo, H., Cañizares-Villanueva, R. O., & Escamilla-Alvarado, C. (2014). Indicadores de la bioeconomía circular para el aprovechamiento de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 38, 78-92. https://doi.org/10.20937/rica.54350.
Gonçalves Pessoa, R. B., de Oliveira, W. F., Marques, D. S. C., Dos Santos Correia, M. T., & de Carvalho, E. V. M. M., Coelho, L. C. B. B. (2019). The genus Aeromonas: A general approach. Microbial Pathogenesis, 130, 81–94. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2019.02.036.
Hernández Forte, I., Pérez-Pérez, R., Taulé-Gregorio, C. B., Fabiano-González, E., Battistoni-Urrutia, F., & Nápoles-García, M. G. (2022). New bacteria genera associated to rice (Oryza sativa L.) in Cuba promote the crop growth. Agronomía Mesoamericana, 33(2), 47223. https://doi.org/10.15517/am.v33i2.47223.
Kamarudin, N. H. A., Rahman, R. N. Z. R. A., Ali, M. S. M., Leow, T. C., Basri, M., & Salleh, A. B. (2014). A new cold-adapted, organic solvent stable lipase from mesophilic Staphylococcus epidermidis AT2. Protein J, 33, 296–307. https://doi.org/10.1007/s10930-014-9560-3.
Koul, D., Chander, D., Manhas, R. S., & Chaubey, A. (2021). Isolation and Characterization of Serratiopeptidase Producing Bacteria from Mulberry Phyllosphere. Curr Microbiol, 78, 351–357. https://doi.org/10.1007/s00284-020-02280-0.
Kurniawan, T. A., Lo, W. H., & Chan, G. Y. (2006). Physico-chemical treatments for removal of recalcitrant contaminants from landfill leachate. Journal of Hazardous Materials, 129(1-3), 80-100. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.08.010.
Ministerio de Agricultura, & Riego-MINAGRI. (2017). Informe del arroz. Lima, Perú: Dirección de estudios económicos e información agraria.
Ministerio de Agricultura, & Riego-MINAGRI. (2021). Observatorio de las Siembras y Perspectivas de la Producción de Arroz. Boletín Cuatrimestral Nº 1.3. Campaña agrícola 2020-2021. Lima, Perú: Dirección General de Políticas Agrarias.
Ministerio del Ambiente-MINAM. (2021). Diagnóstico de la situación de las brechas de infraestructura o de acceso a bienes/servicios. Lima, Perú: Sector Ambiente.
Ministerio del Ambiente-MINAM, & Ministerio de Economía y Finanzas-MEF. (2021). Guía para el cumplimiento de la Meta 3: Implementación de un sistema integrado de manejo de residuos sólidos municipales. Programa de Incentivos a la Mejora de la Gestión Municipal del año 2022. Lima, Perú: Dirección General de Gestión de Residuos Sólidos - Ministerio del Ambiente.
Mithilesh, K., Anshu, D., Mradul, T., & Venkatesh, K. (2017). Screening of soil samples for isolation of lipase producing organisms. Research Journal of Pharmacy and Technology, 10(6), 1730–1733. https://doi.org/10.5958/0974-360X.2017.00305.5.
Moraga Méndez, D. (2021). Estimación de la temperatura del suelo mediante técnicas de aprendizaje profundo. Tesis para la obtención del grado de Magíster en Recursos Naturales. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
Mushtaq, H., Ganai, S. A., Jehangir, A., Ganai, B. A., & Dar, R. (2023) Molecular and functional characterization of protease from psychrotrophic Bacillus sp. HM49 in North-western Himalaya. PLOS ONE, 18(3), e0283677. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283677
Palacios, P. A., Borda-Molina, D., Salvador, J., & Baena, S. (2017). Isolation of lipolytic bacteria from Colombian Andean soils: A target for bioprospecting. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 6(6), 1250–1256. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2017.6.6.1250-1256.
Parmar, N., Singh, A., & Ward, O. P. (2001). Enzyme treatment to reduce solids and improve settling of sewage sludge. Journal of Industrial Microbiol Biotechnol, 26(6), 383-386. https://doi.org/10.1038/sj.jim.7000150.
Prittesh, P., Avnika, P., Kinjal, P., Naik, H., Sakthivel, K., & Amaresan, N. (2020). Amelioration effect of salt-tolerant plant growth-promoting bacteria on growth and physiological properties of rice (Oryza sativa) under salt-stressed conditions. Archives of Microbiology, 202(9), 2419–2428. https://doi.org/10.1007/s00203-020-01962-4.
Puertas Ramos, F. V. (2009). Índices de calidad del suelo y parámetros de crecimiento de cultivos de cobertura en una plantación de cacao (Theobroma cacao L.). Tesis para la obtención del grado de Doctoris Philosophiae en Agricultura Sustentable. Universidad Nacional Agraria La Molina.
Rekha, K., Baskar, B., Srinath, S., & Usha, B. (2018). Plant-growth-promoting rhizobacteria Bacillus subtilis RR4 isolated from rice rhizosphere induces malic acid biosynthesis in rice roots. Canadian Journal of Microbiology, 64(1), 20–27. https://doi.org/10.1139/cjm-2017-0409.
Roy, P., Chatterjee, S., Saha, N. C., & Gantait, V. V. (2020). Characterization of a starch hydrolysing Bacillus flexus U8 isolated from rhizospheric soil of the paddy plants. Proc. Natl. Acad. Sci., 90, 1075–1081. https://doi.org/10.1007/s40011-020-01176-0.
Sanjinez Salazar, F. (2019). Sustentabilidad del agroecosistema del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en Tumbes, Perú. Tesis para la obtención del grado de Doctoris Philosophiae en Agricultura Sustentable. Universidad Nacional Agraria La Molina.
Shahid, M., Ahmed, T., Noman, M., Tariq Javed, M., Rizwan Javed, M., Tahir, M., & Masood Shah, S. (2019). Non-pathogenic Staphylococcus strains augmented the maize growth through oxidative stress management and nutrient supply under induced salt stress. Annals of Microbiology, 69, 727–739. https://doi.org/10.1007/s13213-019-01464-9.
Shahid, M., & Khan, M. S. (2022). Tolerance of pesticides and antibiotics among beneficial soil microbes recovered from contaminated rhizosphere of edible crops. Current Research in Microbial Sciences, 3, 100091. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2021.100091.
Sritongon, N., Sarin, P., Theerakulpisut, P., & Riddech, N. (2022). The effect of salinity on soil chemical characteristics, enzyme activity and bacterial community composition in rice rhizospheres in Northeastern Thailand. Scientific Reports, 12, 20360. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24902-2.
Sun, L.-N., Zhang, J., Chen, Q., He, J., Li, Q.-F., & Li, S.-P. (2013). Comamonas jiangduensis sp. nov., a biosurfactant producing bacterium isolated from agricultural soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 63, 2168–2173. https://doi.org/10.1099/ijs.0.045716-0.
Tang, Z., Zhang, L., He, N., Liu, Z., Ma, Z., Fu, L., Wang, H., Wang, C., Sui, G., & Zheng, W. (2022). Influence of planting methods and organic amendments on rice yield and bacterial communities in the rhizosphere soil. Frontiers in Microbiology, 13, 918986. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.918986.
Walitang, D.I., Kim K., Madhaiyan, M., Kim, Y.K., Kang, Y, & Sa, T. (2017). Characterizing endophytic competence and plant growth promotion of bacterial endophytes inhabiting the seed endosphere of rice. BMC Microbiol, 17, 209. https://doi.org/10.1186/s12866-017-1117-0.
Wang, C., Liu, Z., Huang, Y., Zhang, Y., Wang, X., & Hu, Z. (2019). Cadmium-resistant rhizobacterium Bacillus cereus M4 promotes the growth and reduces cadmium accumulation in rice (Oryza sativa L.). Environmental Toxicology and Pharmacology, 72, 103265. https://doi.org/10.1016/j.etap.2019.103265.
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 Manuel Vilchez-Chávez, Juan C. Flores-Santos, Susana Calderón-Toledo, Julio Palma-Villanueva, Amparo Iris Zavaleta
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Manglar is an open access journal distributed under the terms and conditions of Creative Commons Attribution 4.0 International license