Nuevas perspectivas para la horticultura urbana: evaluación de un biofilm bacteriano como promotor del crecimiento vegetal

[Resumen]La aplicación de bacterias promotoras del crecimiento vegetal, cuyos efectos involucran el mejoramiento de las propiedades fisicoquímicas y la salud del suelo, como así también el crecimiento y la productividad de los cultivos, han tomado gran relevancia debido a ser una práctica más amigable con el ambiente. Hoy en día se presentan como una potente alternativa al uso de pesticidas y fertilizantes de origen químico con el reconocido impacto negativo que estos productos producen en el ambiente. El objetivo de esta tesis doctoral fue producir y analizar la eficacia de un biofilm de origen bacteriano como agente promotor del crecimiento en Lactuca sativa y Solanum lycopersicum crecidos en sustratos que asemejan suelos de huertas urbanas y en sustratos contaminados con metales. Fueron evaluadas cepas bacterianas del género Bacillus: B. amylolyticus, B. subtilis subsp. spizizenii, Bacillus subtilis var. natto, B. liquefaciens 235 y B. liquefaciens 157 como “agentes de control biológico” contra los hongos fitopatógenos: Fusarium solani, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Pythium ultimum y Rhizoctonia solani. La bacteria seleccionada fue Bacillus subtilis subsp. spizizenii, la cual en condiciones de laboratorio liberó metabolitos de origen proteico y otros con propiedades biosurfactantes y emulsificantes capaces de desestabilizar las membranas de los microorganismos patógenos. Esta cepa actuó como “biofertilizante”, debido a su capacidad para solubilizar y mineralizar fósforo, pero no presentó actividad fijadora de nitrógeno. Asimismo, resultó ser “fitoestimuladora”, por producir hormonas del tipo ácido indol acético, ácido abscísico y zeatín ribósido. Por ello, B. subtilis subsp. spizizenii se posicionó como una alternativa promisoria para ser utilizada como inoculante de semillas para la promoción del crecimiento vegetal. Posteriormente, se optimizaron en el laboratorio, las condiciones de cultivo para que la bacteria desarrolle un biofilm robusto, con el
[Abstract] The application of plant growth promoter bacteria has significant benefits such as the improvement of the physicochemical properties and the health of the soil, as well as the growth and productivity of crops. This practice has become extremely relevant as it is much more environmentally friendly and an invaluable alternative to the use of pesticides and fertilizers of chemical origin known for their negative impact on the environment. The aim of this doctoral thesis was to produce and analyze the efficacy of a biofilm of bacterial origin as a promoter of plant growth in Lactuca sativa and Solanum lycopersicum grown on substrates that resemble soils of urban gardens and on substrates contaminated with metal. Bacterial strains of the Bacillus genus were evaluated: B. amylolyticus, B. subtilis subsp. spizizeni, Bacillus subtilis var. natto, B. liquefaciens 235 and B. liquefaciens 157 as “biological control agents” against phytopathogenic fungi: Fusarium solani, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Pythium ultimum and Rhizoctonia solani. The selected bacteria was Bacillus subtilis subsp. spizizenii, which under laboratory conditions released protein metabolites and other metabolites with biosurfactant and emulsifying properties capable of desestabilizing the membranes of pathogenic microorganisms. This strain acted as a “biofertilizer”, due to its ability to solubilize and mineralize phosphorus, but it did not show nitrogen-fixing activity. Likewise, it turned out to be a “phytostimulant”, as it produced hormones such as indole acetic acid, abscisic acid and zeatin riboside. Therefore, B. subtilis subsp. spizizenii was positioned as a promising alternative to be used as a seeds inoculant for the promotion of plant growth. Subsequently, the culture conditions were optimized in the laboratory for the bacteria to develop a robust biofilm, to be used as a novel seed inoculation method. For this purpose, complex nitrogenous sources based on peptone and yeast
[Resumo] A aplicación de bacterias que promoven o crecemento das plantas, cuxos efectos implican a mellora das propiedades fisicoquímicas e a saúde do solo, así como o crecemento e a produtividade dos cultivos, tiveron gran relevancia debido a ser unha práctica máis amigable co ambiente. Hoxe preséntanse como unha poderosa alternativa ao uso de pesticidas e fertilizantes de orixe química co recoñecido impacto negativo que estes produtos producen no medio ambiente. O obxectivo desta tese de doutoramento é producir e analizar a eficacia dun biofilme de orixe bacteriano como axente promotor do crecemento en Lactuca sativa e Solanum lycopersicum cultivados en substratos que se asemellan aos solos de hortas urbanas e en substratos contaminados con metais. Avaliáronse as cepas bacterianas do xénero Bacillus: B. amylolyticus, B. subtilis subsp. spizizeni, Bacillus subtilis var. natto, B. liquefaciens 235 e B. liquefaciens 157 como "axentes de control biolóxico" contra os fungos fitopatóxenos Fusarium solani, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Pythium ultimum e Rhizoctonia solani. A bacteria seleccionada foi Bacillus subtilis subsp. spizizenii, que en condicións de laboratorio liberou metabolitos de orixe proteica e outros con propiedades biosurfactantes e emulsionantes capaces de desestabilizar as membranas dos microorganismos patóxenos. Esta cepa actuou como un "biofertilizante", debido á súa capacidade para solubilizar e mineralizar o fósforo, pero non mostrou actividade fixadora de nitróxeno. Do mesmo xeito, resultou ser un "fitoestimulador", xa que produce hormonas como o ácido indol acético, o ácido abscísico e zeatín ribósido. Polo tanto, B. subtilis subsp. spizizenii posicionouse como unha prometedora alternativa para usar como inoculante de sementes para o fomento do crecemento das plantas. Posteriormente, optimizáronse as condicións de cultivo no laboratorio para que a bacteria desenvolva un biofilme robusto, co propósito de usar esta estrutura como un novo