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Bacterias Fijadoras de
Nitrgeno!Inoculantes microbianos!
Biofertilizantes
Dra. Mnica Rosales Prez
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Presenciaydiversidadde
microorganismos
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Ecosistemas
Diagramabsico
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Protozoos!Bacterias!Actinomicetos!Hongos !Algas
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En el suelo tienen una participacinesencial-ecosistemas: ciclosbiogeoqumicos!los microorganismos del sueloforman !
costras biolgicas del suelo !cianobacterias hongos, bacterias,lquenes y alguno que otro musgo
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Procesos biolgicos ! humificacin (descomposicin de la
materia orgnica por hongos, bacterias,actinomicetos, lombrices y termitas)!
transformaciones del nitrgeno(amonificacin, nitrificacin, fijacin) !
mezcla-desplazamiento (lombrices ytermitas principalmente).!
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Los organismos vivos no puedenutilizar directamente el nitrgenoque se encuentra en la atmsfera en
forma gaseosa, debe sertransformado previamente ennitrgeno orgnico.!
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Los nitratos puedenvolver a la atmsfera
mediantedesnitrificacin,! o ser eliminados del
suelo por lixiviacin.
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El nitrgeno molecular o dinitrgeno,componente mayoritario de la atmsfera, esinerte y no aprovechable directamente por la
mayora de los seres vivos. " fijacin de nitrgeno se entiende su
combinacin con oxgeno o hidrgeno para darcompuesto de amonio que pueden incorporarse
a la biosfera. "
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MICROORGANISMO
TIPO DE METABOLISMOAL FIJAR N IMPORTANCIAECONMICA
BACILACEASBacillus polymyxaClostridiu m
Aerbico,heterotrfico
Beneficios marginales enagricultura
AZOTOBACTERIASAzotobacterAzomonas insignisAzotococcus agilisBeijerinckia derxiiDerxia gummonsaXhantobacter flavus
Anaerbico,heterotrfico
Beneficios a cosechas noconfirmados
ENTEROBACTERIAS Klebsiella pneumoniae Enterobacter aerogenesErwinia herbicolaCitrobacter freundiiAzospirillum brasilense
Anaerbicoo microaerfilo
Importantes en la fijacinasociativa
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MICROORGANISMO
TIPO DEMETABOLISMO ALFIJAR N
IMPORTANCIAECONMICA
RIZOBIACEAS RhizobiumBradyrhizobium
Microaerfilo,heterotrfico
Muy importantes en elcultivo de leguminosas
STREPTOMICETACEASFrankia Microaerfilo,
heterotrficoUso potencial en bosques
METANOMONADACEASMethylocystisMethylococcus
Microaerfilo,autotrfico
Obtencin de protenaunicelular
TIOBACTERIACEASThiobacillus ferrooxidans
Microaerfilo Minera microbianaCIANOFICEAS AnabaenaNostocGloeotheceSpirulina
Anaerbico omicroaerfilo,fotolitotrfico
Cultivo de arroz,produccin de protenaunicelular
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MICROORGANISMO
TIPO DE
METABOLISMO ALFIJAR N IMPORTANCIAECONMICA
CROMATIACEAS Chromatium vinosum
Anaerbico,fotolitotrfico
CLOROBIACEASChlorobium limicola
Anaerbico,fotolitotrfico
RODOSPIRILACEAS Rhodospirillum rubrumRhodopseudomonas
palustrisRhodobacter capsulatusRhodomicrobiumvannielli
Anaerbico,fotoorganotrfico
Depuracin de aguas residuales,abono y pienso parapiscifactoras
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Mtodosdemedicindelafijacinde
N2
Existen tres mtodos de medida:
basado en el contenido total del nitrgeno
Variacin de nitrgeno -planta Variacin de nitrgeno -suelo
reduccin del acetileno-cromatografa de gases uso del istopo 15 del nitrgeno
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Nitrogenasa!Sntesis de amonio ! Nitrgeno
atmosfrico N2!
Ms de 100 gneros como simbiontes o de vida libre!
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En la fijacin biolgicaintervienen bacterias
simbiticas que vivenen las races de lasplantas!
Bacterias de vida libre!
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FijacindeNitrgeno
La sntesis de la enzima nitrogenasa activa
requiere:
transcripcin y traduccin de alrededor de20 genes
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Type Metals Activity Gene of dinitrogen reductase H2/NH3 mol ratio (NH3 formed nmol/min/mg enzyme) Organisms code1(Mo-nitrogenase) Fe,Mo 2:1 1000All nif2(V-nitrogenase)Fe,V5:1~2:1 1000~300 Clostridium,Azotobacter,Anabaena? vnf3(nitrogenase-3)Fe 10:1
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J H D K T Y E N X US V W Z M F L A B Q!
T
RANSFERENCIA
D
EELECTRON
ES
Fe!Fe Mo!
biosntesis!
CofactorFeMo!
Biosntesis!
Activacind
e
lanitrogenas
a
Gene
sestructuralesdela
nitro
genasa
Genes nif!
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FactoresqueafectanlaFijacin
deN2Factores: nmero de microorganismos fijadores, la luz, la temperatura, la humedad, la concentracin de oxgeno, compuestos del nitrgeno, otros nutrientes minerales y reguladores de la
nitrogenasa.
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Factor-ConcentracindeO2
Mecanismos para proteger el complejo de lanitrogenasa:
Proteccin respiratoria: intensifica la respiracin- demasiado oxgeno. Gasto grande de compuestos carbonados (no es
vlido en poblaciones con limitacin de carbono).
Proteccin conformacional: Paso de formaactiva del enzima (que es sensible al oxgeno) ala forma inactiva (que no lo es). NO FIJA N2
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Fijacindenitrgeno-N2
La actividad de la nitrogenasa se ve incrementada con:
Un pH cercano a la neutralidad.
Un nivel alto de humedad y baja tensin de oxgeno.
Abundante cantidad de compuestos carbonados ycompuestos energticos (ATP).
Baja concentracin de compuestos de nitrgeno.
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BACTERIAS FIJADORAS
Azospirillum! Herbaspirillum!
Pseudomonas!
Bacillus! Enterobacteriaceae!
Enterobacter! Klebsiella! Escherichia ! Erwinia!
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BACTERIAS FIJADORAS
Rhizobium yBradyrhizobium!
Azotobacter! Azospirillum! Enterobacteraceae!
Plantas
leguminosas
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Azospirillum
Spirillumlipoferumfuedescritoen1925porBeijerinck,
Pea-CabrialesyDbereineren1973porestudiostaxonmicosreclasificanenAzospirillum
Seisespecies:A.lipoferumyA.brasilense.Posteriormente,
A.amazonense,
A. halopraeferans,A.irakense
A.largomobile(especiecorregidoaA.largimobile).
Enhonordequienimpulsaraestudiosgnero,propuesta:
laespeciecandidataA.doebereinerae
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Azospirillum
F():esVmularelcrecimientodelasplantas
aumentarelrendimientodeloscereales
Promovinumerososestudiossobrelaecologa,
fisiologaygenVcadeestabacteria.
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Azospirillum
suelorizosfricoo superficiedelasraces(rizoplano)de
numerosasplantashospederas.NFbsemigelificadolibredeNitrgeno/
malato(FC).
-A.lipoferumyA.brasilense.Rojocongo
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Azospirillum
Aisladasdelasuperficiedelarazdeunamuyampliavariedaddeplantasydesurizosfera,incluyendocereales:maz,trigo,arroz,sorgo,avena,
pastosforrajeros:Cynodondactylon,Poapratensis,Festucaarundinacea,dediferentesespeciesdePennisetumyPanicum.
EspeciesdeAzospirillumfueronaisladasinclusodelhenequn[Agavefourcroydes,cactceas:
Opun?ayStenocereusA.brasilenseyA.amazonensedesemillasdepastosesterilizadassuperficialmente.
Otros,esporocarposdeloshongosectomicorrzicosHebelomacrustuliniforme,LaccarialaccataandRhizopogonvinicolor
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Azospirillum ElgneroAzospirillumpertenecealasubclasealfadelas
proteobacterias
A.lipoferumlaespecieVpo
CaractersVcasVlesenlaidenVficacin
formavibroide, pleomorfismo
movilidadenespiral clulasconVenencanVdadeselevadasdepoli--hidroxibuVrato(PHB),
hasta50%delpesosecocelular,
lasclulasjvenes-abundantesgranulosrefringentes. EnculVvossemigelificadosygelificados>24h,clulasrefringentes
conformaovoideydeparedesgruesassimilaresaquistes
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Azospirilum
Prfildeplsmidos
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Rhizobium-simbiosis
Rizobios.
Inducenenraces(otallo),deluguminosas
Estructurasespecializadas-ndulos
reducenelN2-amonio
Procesoqueaportaun60-80%defijacinbiolgica
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Rhizobiumhuautlense-Sesbania
herbcea
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Procesodenodulacin
Etapasdelainfeccinydesarrollodendulosradicales:
1. Reconocimientodelacombinacinadecuada,tantoporpartedelaplantacomodelabacteria,y
adherenciadelabacteriaalospelosradicales.
2.Invasindelpeloradicalyformacindeuncanal(ohilo)deinfeccin.
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Procesodenodulacin
3.Desplazamientodelasbacteriashacialarazprincipalatravsdelcanaldeinfeccin.
4.DiferenciacindelasbacteriasenunnuevoVpoalque
selellamabacteroides,dentrodelasclulasdelaplanta,ydesarrollodelestadodefijacindenitrgeno.
5.ProcesoconVnuadodedivisindelasclulasbacterianasyvegetalesyformacindelnduloradical
maduro.
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Nodulacin
LosoperonesdelosgenesnodestnprecedidosporunpromotorqueconVeneunasecuenciaconsenso.
cajadenodulacin(ocajanod)yesreconocida-la
protenaNodD.UnavezacVvadaporlosflavonoides,laprotenaNodD-acVvarlatranscripcindelosgenesdelanodulacinmediantesuuninalascajasnod.
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FilogeniadeRhizobium
16sDNA
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BACTERIAS FIJADORAS
Acetobacteraceae
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Gluconacetobacter
diazotrphicus
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