Aislamiento de cepas de Bacillus spp. a partir del bioproducto IHPLUS® con potencialidades para el desarrollo agropecuario e industrial
Resumen
Objetivos: Determinar las potencialidades de aislados de Bacillus spp. obtenidos a partir del producto IHPLUS®, como promotores del crecimiento vegetal y con fines industriales.
Materiales y Métodos: Para el aislamiento se inocularon 10 mL del producto en medio caldo nutriente y a continuación se realizó un golpe térmico a 80 ºC durante 12 minutos, para eliminar las formas vegetativas. Se realizaron diluciones seriadas y posteriormente se efectuaron siembras en medio agar nutriente. Los aislados se purificaron y se verificó que correspondieran a formas bacilares Gram positivas productoras de endosporas. Se evaluó la producción de ácido indolacético y la capacidad de los aislados de solubilizar fosfato tricálcico, así como las actividades quitinolítica y/o 1,3-β-glucanolítica, lipídica, proteolítica, amilolítica, celulolítica y mananolítica de los mismos.
Resultados: Se obtuvieron un total de cuatro aislados de Bacillus spp. Los aislados IH7 e IH5 mostraron propiedades bioestimuladoras y biofertilizantes al producir ácido indolacético (23,55 μg mL-1) y solubilizar fosfato tricálcico, respectivamente. El aislado IH7 evidenció potencialidades como agente antagónico de fitopatógenos ya que produjo cianuro de hidrógeno y se evidenció la producción de 1,3-β-glucanasa y/o quitinasa (95,55 %) y proteasas (43,98 %). IH5 mostró actividad amilolítica y mananolítica, mientras que IH7 produjo amilasas y celulasas.
Conclusiones: Las actividades bioquímicas mostradas por los aislados, evidencian la importancia del bioproducto IHPLUS® como una fuente para la obtención de cepas de Bacillus spp. con aplicaciones en diferentes sectores agropecuarios e industriales.
Citas
Ashish, S. V.; Das, S. & Singh, A. Laboratory manual for Biotechnology. MI-7. Gram´s staining. New Delhi, 2008.
Bhojia, A. K. Screening and optimization of extracellular amylase production from plant growth promoting rhizobacteria. Ann. Food Sci. Technol. 12 (2):135-141, 2011.
Bric, J. M.; Bostock, R. M. & Silverstone, Sara E. Rapid in situ assay for indoleacetic acid production by bacteria immobilized on nitrocellulose membrane. Appl. Environ. Microbiol. 57 (2):535-538, 1991.
Carder, J. H. Detection and quantification of cellulose by Congo red staining of substrates in a cup-plate diffusion assay. Anal. Biochem. 153 (1):75-79, 1986. DOI: https://doi.org/10.1016/0003-2697(86)90063-1.
Chaiharn, M.; Chunhaleuchanon, S.; Kozo, A. & Lumyong, S. Screening of rhizobacteria for their plant growth promoting activities. Sci. Tech. J. 8 (1):18-23, 2008.
Dar, G. H. H.; Sofi, S.; Padder, S. A. & Kabli, Aisha. Molecular characterization of rhizobacteria isolated from walnut (Juglans regia) rhizosphere in Western Himalayas and assessment of their plant growth promoting activities. Biodiversitas. 19 (2):712-719, 2018. DOI: http://doi.org/10.13057/biodiv/d190245.
Díaz-Solares, Maykelis; Pérez-Hernández, Y.; González-Fuentes, Jessika; Castro-Cabrera, Inelvis; Fuentes-Alfonso, Leticia & Matos-Trujillo, Madyu M. Efecto del IHPLUS® sobre el proceso de germinación de Sorghum bicolor L. (Moench). Pastos y Forrajes. 42 (1):30-38, 2019.
Gupta, G.; Pariharm, S. S.; Ahirwar, N. K.; Snehi, S. K. & Singh, V. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): current and future prospects for development of sustainable agriculture. J. Microb. Biochem. Technol. 7 (2):96-102, 2015. DOI: http://doi.org/10.4172/1948-5948.1000188.
Haldar, S. & Sengupta, S. Plant-microbe cross-talk in the rhizosphere: insight and biotechnological potential. Open Microbiol. J. 9 (1):1-7, 2015. DOI: https://doi.org/10.2174/1874285801509010001.
Hauka, F. I. A.; Moslam, T. M.; Ghanem, Kh. M. & El-Shahat, M. M. Impact of some plant growth promoting rhizobacteria “PGPR” on organically cultivated spinach plants (Spinacia oleracea L.). J. Agric. Chem. Biotechnol. 7 (9):235-240, 2016. DOI: https://doi.org/10.21608/jacb.2016.41129.
Hernández-Pérez, Dienelys; Díaz-Castellanos, M.; Quiñones-Ramos, R.; Santos-Bermúdez, R.; Portal-González, Nayanci & Herrera-Isla, Lidcay. Empleo de rizobacterias para la protección de plantas de frijol frente al tizón ceniciento (Macrophomina phaseolina). Centro Agrícola. 44 (1):5-12, 2017.
Jha, C. K. & Saraf, M. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): a review. J. Agric. Res. Develop. 5 (2):108-119, 2015. DOI: https://doi.org/10.13140/RG.2.1.5171.2164.
Jimtha, J. C.; Jishma, P.; Arathy, G. B.; Anisha, C. & Radhakrishnan, E. K. Identification of plant growth promoting rhizosphere Bacillus sp. WG4 antagonistic to Pythium myriotylum and its enhanced antifungal effect in association with Trichoderma. J. Soil Sci. Plant Nutr. 16 (3):578-590, 2016. DOI: https://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162016005000026.
Johnson, Clare & Bishop, A. H. A technique for the effective enrichment and isolation of Bacillus thuringiensis. FEMS Microbiol. Lett. 142 (2-3):173-177, 1996. DOI: https://doi.org/10.1016/0378-1097(96)00261-3.
Lobo, Katiane dos S.; Soares-da-Silva, Joelma; Silva, Maria C. da; Tadei, W. P.; Polanczyk, R. A. & Pinheiro, Valéria C. S. Isolation and molecular characterization of Bacillus thuringiensis found in soils of the Cerrado region of Brazil, and their toxicity to Aedes aegypti larvae. Rev. Bras. Entomol. 62 (1):5-12, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rbe.2017.11.004.
Lorck, H. Production of hydrocyanic acid by bacteria. Plant Physiol. 1 (2):142-146, 1948. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1948.tb07118.x.
Majumdar, S. & Chakraborty, U. Optimization of protease production from plant growth promoting Bacillus amyloliquefaciens showing antagonistic activity against phytopathogens. Int. J. Pharm. Bio. Sci. 8 (2):635-642, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.22376/ijpbs.2017.8.2.b635-642.
Matos, Madyu M.; Valdivia, Aymara; Rodríguez, Zoraya; Boucourt, R.; Brizuela, María A.; Portilla, Yadileiny et al. Producción de xilanasas por Bacillus subtilis E44 en condiciones de fermentación sumergida. Rev. cubana Cienc. agríc. 52 (3):329-336, 2018.
Méndez-Bravo, A.; Cortazar-Murillo, E. M.; Guevara-Avendaño, E.; Ceballos-Luna, O.; Rodríguez-Haas, B.; Kiel-Martínez, A. L. et al. Plant growth-promoting rhizobacteria associated with avocado display antagonistic activity against Phytophthora cinnamomi through volatile emissions. PLoSONE. 13 (3):e0194665, 2018. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0194665.
Mike-Anosike, E. E.; Braide, W. & Adeleye, S. A. Studies on indole acetic acid (IAA) production by rhizobacteria and growth promoting potentials. IJARQG (USA). 5 (2):133-140, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.22192/ijarbs.2018.05.02.014.
Naing, K. W.; Anees, M.; Nguyen, X. H.; Lee, Y. S.; Jeon, S. W.; Kim, S. J. et al. Biocontrol of late blight disease (Phytophthora capsici) of pepper and the plant growth promotion by Paenibacillus ehimensis KWN38. J. Phytopathol. 162:367-376, 2014. DOI: https://doi.org/10.1111/jph.12198.
Nguyen, C.; Yan, W.; Tacon, F. L. & Lapeyrie, F. Genetic viability of phosphate solubilizing activity by monocaryotic and dicatyotic mycelia of the ectomycorrhyzal fungus Laccaria bicolor (Maire) PD Orton. Plant Soil. 143:193-199, 1992.
Omidvari, M. Biological control of Fusarium solani, the causal agent of damping off, by fluorescent pseudomonas and studying some of their antifungal metabolite productions on it. Tesis en opción al grado académico de Máster en Ciencias. Tehran: Tehran University, 2008.
Pikovskaya, R. & Pikovskaya, R. I. Mobilization of phosphorous in soil in connection with vital activity of some microbial species. Mikrobiologiya. 17:362-370, 1948.
Ranjbar-Moghaddam, F. & Aminpanah, H. Green bean (Phaseolus vulgaris L.) growth and yield as affected by chemical phosphorus fertilizer and phosphate bio-fertilizer. Idesia (Arica). 33 (2):77-85, 2015. DOI: https://dx.doi.org/10.4067/S0718-34292015000200010.
Rayavarapu, V. G. B. & Padmavathi, T. Bacillus sp. as potential plant growth promoting rhizobacteria. IJALS. 9 (1):29-36, 2016.
Rijavec, T. & Lapanje, A. Hydrogen cyanide in the rhizosphere: not suppressing plant pathogens but rather regulating availability of phosphate. Front. Microbiol. 7:1-14, 2016. DOI: https://doi-org/10.3389/fmicb.2016.01785.
Robledo-Buriticá, J.; Aristizábal-Loaiza, J. C.; Ceballos-Aguirre, N. & Cabra-Cendales, Teresa. Influence of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on blackberry (Rubus glaucus Benth. cv. thornless) growth under semi-cover and field conditions. Acta Agron. 67 (2):258-263, 2018. DOI: https://dx.doi.org/10.15446/acag.v67n2.62572.
Sabaté, D. C.; Pérez, C. P.; Petroselli, G.; Erra-Balsells, R. & Audisio, M. C. Biocontrol of Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary on common bean by native lipopeptide-producer Bacillus strains. Microbiol. Res. 211:21-30, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micres.2018.04.003.
Sagar, A.; Dhusiya, K.; Shukla, P. K.; Singh, A.; Lawrence, R. & Ramteke, P. W. Comparative analysis of production of hydrogen cyanide (HCN) with production of siderophore (SD) and phosphate solubilization (PS) activity in plant growth promoting bacteria (PGPB). Vegetos. 31 (2):130-135, 2018.
Saini, R.; Singh, H. & Dahiya, A. Amylases: characteristics and industrial applications. JPP. 6 (4):1865-1871, 2017.
Sánchez-García, Clara. Purificación de ácido indolacético obtenido a partir de una fermentación microbiana y su evaluación in vitro en Spathiphyllum wallisii var. chopin. Tesis en opción al título de Ingeniero en Ciencia y Tecnología de alimentos. México: División de Ciencia Animal. Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, 2013.
Scapini, L. B.; Rorig, A.; Ferrarini, A.; Fülber, L. M.; Canavese, M.; Silva, A. M. et al. Nutritional evaluation of soybean hulls with or without β-mannanase supplement on performance, intestinal morphometric and carcass yield of broilers chickens. Braz. J. Poult. Sci. 20 (4):633-642, 2018. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9061-2017-0581.
Sigarroa, A. Biometría y diseño experimental. La Habana: Editorial Pueblo y Educación, 1985.
Singh, I. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) and their various mechanisms for plant growth enhancement in stressful conditions. A review. Eur. J. Biol. Res. 8 (4):191-213, 2018.
Singh, P.; Sharma, R.; Shukla, A. K. & Singh, R. Isolation of Bacillus spp. from soil for antimicrobial production and antibiotic resistance. Adv. Biotechnol. Microbiol. 8 (4):1-5, 2018.
Singh, R.; Kumar, M.; Mittal, A. & Mehta, P. K. Microbial enzymes: industrial progress in 21st century. Biotech. 6 (2):174, 2016. DOI: https://doi.org/10.1007/s13205-016-0485-8.
Singh, V.; Sharma, R. & Sharma, P. Isolation, screening and optimization of amylase producing Bacillus sp. from soil. Asian Pac. J. Health Sci. 2 (3):86-93, 2015.
Song, Y.; Fu, G.; Dong, H.; Li, J.; Du, Y. & Zhang, D. High-efficiency secretion of β-mannanase in Bacillus subtilis through protein synthesis and secretion optimization. J. Agric. Food Chem. 65 (12):2540-2548, 2017. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b05528.
Swift, Rebeca G. Plant growth-promoting bacteria from Western Australian soils. PhD thesis. Australia: Murdoch University, 2016.
Thakur, A. & Parikh, S. C. Screening of groundnut plant associated rhizobacteria for multiple plant beneficial plant growth promoting traits. J. Plant Pathol. Microbiol. 9 (10):1000457, 2018. DOI: https://doi.org/10.4172/2157-7471.1000457.
Thakur, D.; Kaur, M. & Mishra, A. Isolation and screening of plant growth promoting Bacillus spp. and Pseudomonas spp. and their effect on growth, rhizospheric population and phosphorous concentration of Aloe vera. J. Med. Plants Stud. 5 (1):187-192, 2017.
Thanh, D. T. N. & Tram, D. T. T. Isolation and characterization of plant growth promoting rhizobacteria in black pepper (Piper nigrum L.) cultivated in Chon Thanh and LocNinh districts of BinhPhuoc Province, Vietnam. IJIET. 10 (1):1-10, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.21172/ijiet.101.01
Vrbničanin, Sava; Bozic, Dragana; Saric-Krsmanovic, Marija; Pavlović, D. & Raičević, Vera B. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on Ambrosia artemisiifolia L. seed germination. Pestic. Phytomed. (Belgrade). 26 (2):141-146, 2011. DOI: https://doi.org/10.2298/PIF1102141V.
Yamamoto, S.; Shiraishi, S. & Suzuki, S. Are cyclic lipopeptides produced by Bacillus amyloliquefaciens S133 responsible for the plant defence response in strawberry against Colletotrichum gloeosporioides? Lett. Appl. Microbiol. 60 (4):379-386, 2015. DOI: https://doi.org/10.1111/lam.12382.
Yousef, N. M. H. Capability of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) for producing indole acetic acid (IAA) under extreme conditions. Eur. J. Biol. Res. 8 (4):174-182, 2018.
Zahid, M.; Abbasi, M. K.; Hameed, S. & Rahim, N. Isolation and identification of indigenous plant growth promoting rhizobacteria from Himalayan region of Kashmir and their effect on improving growth and nutrient contents of maize (Zea mays L.). Front. Microbiol. 6:207, 2015. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00207.
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