Aislamiento y caracterización de microorganismos mineralizadores de fósforo orgánico y su efecto en el crecimiento vegetal en dos tipos de suelo
La baja disponibilidad de fósforo (P) en los suelos tropicales representa uno de los mayores problemas para la agricultura. Este es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas por lo que su deficiencia es un factor limitante para los cultivos. En efecto, es necesario adicio...
- Autores:
-
Morales Rodríguez, Juliana
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Nacional de Colombia
- Repositorio:
- Universidad Nacional de Colombia
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unal.edu.co:unal/77007
- Acceso en línea:
- https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/77007
http://bdigital.unal.edu.co/74167/
- Palabra clave:
- Mineralización
promotores del crecimiento vegetal
hongos
Café
Penicillium sp.
Biofertilizantes
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La baja disponibilidad de fósforo (P) en los suelos tropicales representa uno de los mayores problemas para la agricultura. Este es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas por lo que su deficiencia es un factor limitante para los cultivos. En efecto, es necesario adicionar grandes cantidades de fertilizantes fosfóricos, lo que aumenta los costos de producción y puede contaminar aguas corrientes. Además, se estima que las reservas de RP, la materia prima a partir de la cual estos se fabrican, se agotaran en los próximos 100 a 400 años. Debido a lo anterior, se ha impulsado el desarrollo de estrategias que sean más sostenibles, y en este sentido los residuos orgánicos se han planteado como una alternativa a la fertilización fosfórica ya que poseen buena cantidad de P y se promueve el ciclaje de nutrientes, pero su uso como fertilizantes es poco eficiente y también puede presentar desventajas. Muchos microorganismos tienen la capacidad de mineralizar el P orgánico (Po) presente en estos residuos y en el suelo. Sin embargo, se han realizado pocos estudios de este tipo de microorganismos asociados a cultivos de café. Además, su efecto sobre el crecimiento vegetal ha sido poco estudiado. En este trabajo se aislaron e identificaron hongos asociados a la rizosfera y hojarasca de plantas de café con la capacidad de mineralizar Po, posteriormente su efectividad fue evaluada bajo condiciones in vitro a través de la medición de la actividad fitasa y liberación de P a partir de salvado de trigo. Los dos hongos más eficientes fueron seleccionados y se determinó su capacidad para promover el crecimiento vegetal en plantas de leucaena (planta indicadora) utilizando dos suelos diferentes (Andisol e Inceptisol). Se obtuvieron 8 hongos de los cuales 6 expresaron actividad fitasa extracelular, el hongo Penicillium sp1 (HUVH1) fue el único que logró aumentar el P en solución y disminuir el pH del medio y el hongo Acremonium sp. (LMH1) fue el que mayor actividad fitasa expresó. El ensayo en invernadero reveló que en el Inceptisol, Penicillium sp1 tuvo efectos positivos sobre el crecimiento de plantas de leucena, aumentando significativamente las variables medidas (masa seca aérea (71%), masa seca radicular (114%), contenido de P en la planta (38%), colonización de raíces (92%)). Por el contrario, este hongo no exhibió ningún efecto en los tratamientos con el Andisol, lo que indica que su efectividad está fuertemente controlada por la naturaleza del suelo. En contraste, Acremonium sp. no fue efectivo en ninguno de los dos suelos. Esta investigación nos permitió demostrar: (I) la existencia de hongos mineralizadores de Po asociados a plantas de café, (II) Penicillium sp1 es un efectivo promotor del crecimiento vegetal y su mecanismo principal es a través de la mineralización de Po, (III) su efectividad está fuertemente influenciada por la naturaleza del suelo y es un colonizador de raíces con habilidad para competir eficazmente con la microbiota nativa del suelo. Estos resultados permiten comprender mejor los factores que pueden afectar el desarrollo y efectividad de los biofertilizantes. Además, sugieren el uso de Penicillium sp1 como una alternativa para disminuir la aplicación de fertilizantes fosfóricos y para mejorar la eficiencia de los residuos orgánicos cuando son utilizados como fuente de P para los cultivos, especialmente en la agricultura orgánica. |
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Además, se estima que las reservas de RP, la materia prima a partir de la cual estos se fabrican, se agotaran en los próximos 100 a 400 años. Debido a lo anterior, se ha impulsado el desarrollo de estrategias que sean más sostenibles, y en este sentido los residuos orgánicos se han planteado como una alternativa a la fertilización fosfórica ya que poseen buena cantidad de P y se promueve el ciclaje de nutrientes, pero su uso como fertilizantes es poco eficiente y también puede presentar desventajas. Muchos microorganismos tienen la capacidad de mineralizar el P orgánico (Po) presente en estos residuos y en el suelo. Sin embargo, se han realizado pocos estudios de este tipo de microorganismos asociados a cultivos de café. Además, su efecto sobre el crecimiento vegetal ha sido poco estudiado. En este trabajo se aislaron e identificaron hongos asociados a la rizosfera y hojarasca de plantas de café con la capacidad de mineralizar Po, posteriormente su efectividad fue evaluada bajo condiciones in vitro a través de la medición de la actividad fitasa y liberación de P a partir de salvado de trigo. Los dos hongos más eficientes fueron seleccionados y se determinó su capacidad para promover el crecimiento vegetal en plantas de leucaena (planta indicadora) utilizando dos suelos diferentes (Andisol e Inceptisol). Se obtuvieron 8 hongos de los cuales 6 expresaron actividad fitasa extracelular, el hongo Penicillium sp1 (HUVH1) fue el único que logró aumentar el P en solución y disminuir el pH del medio y el hongo Acremonium sp. (LMH1) fue el que mayor actividad fitasa expresó. El ensayo en invernadero reveló que en el Inceptisol, Penicillium sp1 tuvo efectos positivos sobre el crecimiento de plantas de leucena, aumentando significativamente las variables medidas (masa seca aérea (71%), masa seca radicular (114%), contenido de P en la planta (38%), colonización de raíces (92%)). Por el contrario, este hongo no exhibió ningún efecto en los tratamientos con el Andisol, lo que indica que su efectividad está fuertemente controlada por la naturaleza del suelo. En contraste, Acremonium sp. no fue efectivo en ninguno de los dos suelos. Esta investigación nos permitió demostrar: (I) la existencia de hongos mineralizadores de Po asociados a plantas de café, (II) Penicillium sp1 es un efectivo promotor del crecimiento vegetal y su mecanismo principal es a través de la mineralización de Po, (III) su efectividad está fuertemente influenciada por la naturaleza del suelo y es un colonizador de raíces con habilidad para competir eficazmente con la microbiota nativa del suelo. Estos resultados permiten comprender mejor los factores que pueden afectar el desarrollo y efectividad de los biofertilizantes. Además, sugieren el uso de Penicillium sp1 como una alternativa para disminuir la aplicación de fertilizantes fosfóricos y para mejorar la eficiencia de los residuos orgánicos cuando son utilizados como fuente de P para los cultivos, especialmente en la agricultura orgánica.Abstract: The low availability of phosphorus (P) in tropical soils is a major concern for agriculture. This is an essential nutrient for the growth and development of plants, therefore, it is a limiting factor for crops. Consequently, it is necessary to add large amounts of phosphoric fertilizers, which increases production costs and can pullulate waterways. In addition, it is estimated that RP (raw material of phosphoric fertilizers) reserves, will be depleted in the next 100 to 400 years. Thus, the development of strategies more sustainable has been promoted, and in this sense, organic waste has been proposed as an alternative to phosphorus fertilization since they have a good amount of P and nutrient cycling is promoted, but its use as fertilizers is inefficient and can also present disadvantages. Many microorganisms have the ability to mineralize the organic P (Po) present in these residues and in the soil. However, there are few studies of this type of microorganisms associated with coffee crops. Moreover, the effect on plant growth has been little studied. In this work, fungi associated with the rhizosphere and litter of coffee plants with the capacity to mineralize Po were isolated and identified, later their effectiveness was evaluated under in vitro conditions through the measurement of phytase activity and P release from wheat bran. The two most efficient fungi were selected and their ability to promote plant growth in leucaena plants (indicator plant) was determined using two different soils (Andisol and Inceptisol). We obtained 8 fungi of which 6 expressed extracellular phytase activity, the fungus Penicillium sp1 (HUVH1) was the only one that achieved to increase the soluble P and decrease the PH of the medium, the morphotype Acremonium sp. (LMH1) was the one that expressed higher phytase activity. The greenhouse trial revealed that in Inceptisol, Penicillium sp1 had positive effects on the growth of leucena plants and increased significantly the measured variables (shoot dry weight (71%), root dry weight (114%), plant P uptake (38%), root colonization (92%)). In contrast, this fungus did not show any effect on the treatments with Andisol. It indicates that its effectiveness is strongly controlled by the nature of the soil. On the other hand, Acremonium sp. was not effective in any of the two soils. This research allowed us to demonstrate that: I) There are mineralizing Po fungi associated with coffee plants II) Penicillium sp1 is an effective plant growth promoter and its main mechanism is through the organic P mineralization III) the activity of this fungus is strongly controlled by the nature of the soil and it is a good root colonizer with the ability to compete effectively with the native soil microbiota. These results allow us to understand better the factors that can affect the development and effectiveness of biofertilizers. In addition, they suggest the use of Penicillium sp1 as an alternative to decrease the application of phosphoric fertilizers and to improve the efficiency of organic waste when they are used as a source of P for crops, especially in organic agriculture.Maestríaapplication/pdfspaUniversidad Nacional de Colombia Sede Medellín Facultad de Ciencias Escuela de BiocienciasEscuela de Biociencias66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineeringMorales Rodríguez, Juliana (2019) Aislamiento y caracterización de microorganismos mineralizadores de fósforo orgánico y su efecto en el crecimiento vegetal en dos tipos de suelo. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.Aislamiento y caracterización de microorganismos mineralizadores de fósforo orgánico y su efecto en el crecimiento vegetal en dos tipos de sueloTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMMineralizaciónpromotores del crecimiento vegetalhongosCaféPenicillium sp.BiofertilizantesPlant growth promotersBbiofertilizersORIGINAL1128434853.2019.pdfTesis de Maestría en Ciencias - Biotecnologíaapplication/pdf913369https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/77007/1/1128434853.2019.pdf2289b3f00649a5741f7bf68df57bd863MD51THUMBNAIL1128434853.2019.pdf.jpg1128434853.2019.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4398https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/77007/2/1128434853.2019.pdf.jpgf6497b14c6fdd461c6c5476d50625195MD52unal/77007oai:repositorio.unal.edu.co:unal/770072023-07-16 23:04:11.519Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiarepositorio_nal@unal.edu.co |