RESUMEN
Microbial enrichments cultures are a useful strategy to speed up the search for enzymes that can be employed in industrial processes. Lipases have gained special attention because they show unique properties such as: broad substrate specificity, enantio- and regio-selectivity and stability in organic solvents. A major goal is to identify novel lipolytic enzymes from microorganisms living in cold extreme environments such as high Andean soils, of relevance to our study being their capability be used in industrial processes. Paramo and glacier soils from the Nevados National Park in Colombia were sampled and microbial communities enriched through a fed-batch fermentation using olive oil as an inductor substrate. After 15 days of enrichment under aerobic conditions, total DNA was extracted. Subsequently, metagenomic libraries were constructed in the cosmid vector pWEB-TNC™. After functional screening, twenty and eighteen lipolytic clones were obtained from Paramo and Glacier soil enrichments, respectively. Based on lipid hydrolysis halo dimensions, the clone (Gla1) from a glacier enrichment was selected. A gene related to lipolytic activity was subcloned to evaluate enzyme properties. Phylogenetic analysis of the identified gene showed that the encoded lipase belongs to the family GDSL from a Ralstonia-like species. Interestingly, the secreted enzyme exhibited stability at high temperature and alkaline conditions, specifically the preferred conditions at 80 °C and pH 9.0. Thus, with the identification of an enzyme with non-expected properties, in this study is shown the potential of extreme cold environments to be explored for new catalytic molecules, using current molecular biology techniques, with applications in industrial processes, which demand stability under harsh conditions.
Asunto(s)
Lipasa/metabolismo , Microbiología del Suelo , Secuencia de Aminoácidos , Bacterias/enzimología , ADN , Filogenia , Alineación de Secuencia , Suelo , Especificidad por SustratoRESUMEN
Stevia rebaudiana es una planta que acumula un compuesto edulcorante no calórico conocido como esteviosido. Su cultivo tradicionalmente se fertiliza con compuestos químicos que causan daño al ecosistema, obligando a buscar alternativas orgánicas para mitigar este daño. Objetivo. Evaluar el efecto de la materia orgánica y un biofertilizante con base en Azotobacter nigricans en un cultivo de Stevia rebaudiana ubicado en el departamento de Meta, Colombia. Materiales y métodos. Se establecieron cinco tratamientos: T1 y T2 Incorporando al cultivo compost de residuos domiciliarios en concentraciones de 15 y 30 ton ha-1 respectivamente; T3 y T4 con las mismas concentraciones de compost e inoculando el biofertilizante y T5 solamente con el biofertilizante. El control correspondió a las condiciones normales de cultivo con compost Bokashi. El crecimiento vegetal se evaluó por determinación de biomasa en peso seco, producción y área foliar. El análisis fisicoquímico de suelo incluyó: porcentaje carbono orgánico, humedad y pH. Resultados. La inoculación del biofertilizante produjo un incremento en la velocidad de mineralización del compost, con %CO final de 4,85 entre los 90 y 180 días. Se presentaron diferencias estadísticamente significativas (p< 0,05) entre la producción de biomasa de T2 (1538 kg ha-1) y el control (477 kg ha-1). Respecto al contenido de sólidos solubles T1, T3 y T4 presentaron los más altos valores de °Brix (12,4: 12,35 y 12,15). Conclusiones. La concentración 30 ton ha-1 presentó los mejores rendimientos de biomasa y la aplicación del biofertilizante mostró una correlación positiva con la mineralización del compost y síntesis de glucósidos...
Influence of organic matter and Azotobacter nigricans on a Stevia rebaudiana B. plantation Stevia rebaudiana is a plant that accumulates a non-caloric sweetener compound known as stevioside. This crop is traditionally fertilized with chemicals that are harmful for the ecosystem, forcing to find organic alternatives to mitigate this damage. Objective. To study the effect of organic matter and an Azotobacter nigricans-based bio-fertilizer on a Stevia rebaudiana plantation grown in acidic soil in the Department of Meta, Colombia. Materials and methods. Five treatments were established: T1 and T2 with the application of home organic waste compost at concentrations of 15 and 30 ton ha-1. T3 and T4 with the same compost concentrations and inoculating the A. nigricans bio-fertilizer. T5 contained the bio-fertilizer alone. The control consisted of the application of the Bokashi compost under the usual conditions of cultivation. Plant growth was assessed by biomass increase measured as dry weight, production, and leaf area. The physicochemical analysis of soil included: percentage of organic carbon, water content, and pH. Results. The inoculation of the bio-fertilizer produced an increase in the rate of mineralization of compost, reaching a final 4.85% of OC between 90 and 180 days after inoculation. There were significant (p< 0.05) differences between biomass production with T2 (1,538 kg ha-1) and the control (477 kg ha-1). Regarding the soluble solid content, T1, T3 and T4 showed the highest °Brix values (12.4, 12.35 and 12.15, respectively). Conclusions. The concentration of 30 ton ha-1 produced the highest biomass production and the application of the biofertilizer showed a positive correlation with compost mineralization and glucoside synthesis...
Influência da matéria orgânica e Azotobacter nigricans em uma cultura de Stevia rebaudiana B. Stevia rebaudiana é uma planta que acumula um composto edulcorante não-calórico conhecido como esteviosídeo. Sua cultura é tradicionalmente fertilizada com produtos químicos que danificam o ecossistema, forçando a procura de alternativas orgânicas para reduzir esse dano. Objetivo. Avaliar o efeito da matéria orgânica e um biofertilizante com base em Azotobacter nigricans numa cultura de Stevia rebaudiana localizada no departamento de Meta, na Colômbia. Materiais e métodos. Cinco tratamentos foram estabelecidos: T1 e T2 incorporando ao cultivo composto de lixo doméstico em concentrações de 15 e 30 t ha-1, respectivamente; T3 e T4 com as mesmas concentrações do composto e inoculando o biofertilizante e T5 apenas com o biofertilizante. O controle correspondeu a condições normais de cultivo com composto Bokashi. O crescimento das plantas foi avaliado por estimação da biomassa em peso seco, da produção e da área foliar. A análise físico-química do solo inclui o seguinte: porcentagem de carbono orgânico, umidade e pH. Resultados. A inoculação do biofertilizante produz um aumento na taxa de mineralização do composto, com CO final de 4,85% entre 90 e 180 dias. Diferenças estatisticamente significativa (p <0,05) foram observadas entre a produção de biomassa de T2 (1538 kg ha-1) e o controle (477 kg ha-1). Com relação ao conteúdo de sólidos solúveis T1, T3 e T4 tiveram os maiores valores de °Brix (12,4: 12,35 e 12,15). Conclusões. A concentração de 30 ton ha-1 apresentou o melhor rendimento de biomassa e a aplicação do biofertilizante mostrou uma correlação positiva com a mineralização do composto e a síntese de glicosídeos...
Asunto(s)
Azotobacter , Glucósidos , Ciclo del CarbonoRESUMEN
Realizar un aislamiento de bacterias fijadoras de nitrógeno para emplearlas en un programa de fertilización bajo un esquema de agricultura orgánica. Materiales y métodos. El aislamiento de bacterias fijadoras de nitrógeno se realizó en medio Ashby-benzoato a partir del suelo de un cultivo de Stevia rebaudiana Bert. Los aislamientos identificados como Azotobacter nigricans fueron evaluados mediante una cinética de crecimiento y la cepa con mayor velocidad se utilizó para la elaboración de un biofertilizante por fermentación discontinua La evaluación preliminar del biofertilizante se realizó mediante su inoculación en 3 eras de un cultivo de S. rebaudiana Bert. y el rendimiento se determinó con base en la producción de biomasa y concentración de glucósidos. Resultados. Dos aislamientos (A5 y A6) fueron identificados como A. nigricans con base en la caracterización fenotípica y genotípica. El aislamiento A5 se seleccionó para la elaboración del biofertilizante debido a que presentó mejor estabilidad, pigmentación, mayor velocidad de crecimiento 0,1405 h-1 fase exponencial de 18 horas y una producción de AIA promedio de 38,4 mg/ml a las 150 horas. El biofertilizante se obtuvo en medio leche con una concentración celular de 4x1012 UFC/ml. Conclusiones. La evaluación preliminar en campo mostró una correlación positiva entre el aumento de la concentración de glucósidos en las hojas de S. rebaudiana y una mayor producción de biomasa en respuesta a la aplicación del biofertilizante...
Bio-fertilizer production from an isolate of Azotobacter nigricans obtained from a plantation of Stevia rebaudiana Bert. Objective.To isolate nitrogen fixing bacteria to be used in a fertilization regime of an organic agriculture program. Materials and methods. The isolation of nitrogen fixing bacteria was done in an Ashby-benzoate medium from soil of a Stevia rebaudiana plantation. Isolates identified as Azotobacter nigricans were evaluated by their growth kinetics and the strain with the fastest growth was used for the production of a biofertilizer by discontinuous fermentation. The preliminary evaluation of the biofertilizer was done by its inoculation into three ridges of a plantation of S. rebaudiana and yield determination was based upon biomass production and glycoside concentration. Results. Two isolates (A5 and A6) were identified as A. nigricans based on their phenotypic and genotypic characterization. Isolate A5 was selected for preparing the biofertilizer because it showed a better stability, pigmentation, a faster growth rate (0.1405 h-1 exponential phase of 18 hours) and an average IAA production of 38.4 mg/ml after 150 hours. The bio-fertilizer was obtained in milk medium with a cell concentration of 4x1012 CFU/ml. Conclusions. The preliminary field evaluation showed a positive correlation between the increase of the glycoside concentration in the leaves of S. rebaudiana and a higher production of biomass in response to the bio-fertilizer application...
Produção de um bio-fertilizante a partir do isolamento de Azotobacter nigricans obtido num cultivo de Stevia rebaudiana Bert.Objetivo: Realizar um isolamento de bactérias fixadoras de nitrogênio para empregá-las num programa de fertilização sob um esquema deagricultura orgânica. Materiais e métodos: O isolamento de bactérias fixadoras de nitrogênio realizou-se no meio Ashby-benzoato a partirdo solo de um cultivo de Stevia rebaudiana Bert. Os isolamentos identificados como Azotobacter nigricans foram avaliados mediante umacinética de crescimento e a cepa com maior velocidade utilizou-se para a elaboração de um bio-fertilizante por fermentação descontínua. Aavaliação preliminar do bio-fertilizante realizou-se mediante sua inoculação em 3 eras de um cultivo de S. rebaudiana Bert., e o rendimento determinou-se com base na produção de biomassa e concentração de glucosideos. Resultados: Dois isolamentos (A5 e A6) foram identificados como A. nigricans com base na caracterização fenotípica e genotípica. O isolamento A5 selecionou-se para a elaboração do bio-fertilizante por apresentar melhor estabilidade, pigmentação, maior velocidade de crescimento (0,1405 h-1 fase exponencial de 18 horas) e uma produção de AIA media de 38,4? mg/ml as 150 horas. O bio-fertilizante obteve-se no meio leite com uma concentração celular de 4x1012 UFC/ml. Conclusões. A avaliação preliminar no campo apresentou uma correlação positiva entre o aumento da concentração deglucosideos nas folhas de S. rebaudiana e uma maior produção de biomassa como resposta à aplicação do bio-fertilizante...