Diseño de consorcios bacterianos potenciadores de la nodulación para la recuperación de estuarios degradados por estreses abióticos utilizando Medicago sativa

• Autores: Noris Jarleny Flores Duarte
• Directores de la Tesis: Salvadora Navarro de la Torre (dir. tes.), Ignacio Rodríguez Llorente (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 169
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • El deterioro de los suelos es uno de los problemas más acuciantes en la actualidad.

    Distintos tipos de estrés abiótico están presentes en suelos agrícolas y estuarinos que antes eran idóneos para cultivos y presentaban una gran biodiversidad. El manejo inadecuado de fertilizantes químicos, la salinidad, los metales pesados y otros contaminantes han contribuido a la pérdida de nutrientes y microorganismos que aportan beneficios a los suelos. En Huelva (Andalucía, España) se encuentran estuarios con gran importancia ecológica y económica, como el conjunto de estuarios de los ríos Tinto y Odiel, muy estudiados por ser una de las regiones con mayor contaminación por metales pesados del mundo, y el estuario del río Piedras, con zonas descritas como suelos pobres en nutrientes.

    Para poder contrarrestar el daño causado por estos estreses abióticos se han propuesto alternativas biotecnológicas de biorremediación, más sostenibles con el medio ambiente y más económicas que los tratamientos de remediación físico-químicos convencionales.

    En este sentido, las leguminosas son una excelente opción para recuperar suelos degradados que se encuentran expuestos a estrés abiótico, a través de la fijación biológica de nitrógeno. Estas plantas son idóneas para la fitoestabilización de metales pesados, y las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB, Plant Growth Promoting Bacteria) se pueden utilizar como inoculantes para mejorar el crecimiento, la nodulación y, en definitiva, la adaptación de las leguminosas a los suelos contaminados.

    Las medidas de minerales y macronutrientes realizadas en las marismas del río Piedras mostraron una deficiencia nutricional y un bajo contenido de materia orgánica, convirtiéndolo en un suelo degradado medioambientalmente. Por otro lado, la concentración de metales/loides presentes en los suelos del estuario del río Odiel sobrepasaron los valores permitidos por la legislación autonómica y estatal en parques naturales, suelos agrícolas e industriales.

    En esta Tesis Doctoral se propone la utilización de microorganismos autóctonos, incluyendo bacterias rizosféricas, endófitas no rizobios asociadas al nódulo y rizobios, con propiedades que promueven el crecimiento de la planta (PGP) para mejorar el crecimiento y la adaptación de plantas de Medicago sativa, así como incrementar su capacidad de fitoestabilizar metales, para la recuperación de los suelos estuarinos degradados y/o contaminados. Se aislaron rizobacterias y bacterias endófitas cultivables de nódulos de plantas de Medicago spp. que crecen en las marismas de los ríos Piedras y Odiel, respectivamente. La selección de las bacterias para realizar experimentos in vitro y en condiciones de invernadero se realizó en base a sus propiedades PGP como las auxinas, ACC desaminasa y la formación de biofilm entre otras, la presencia de enzimas líticas, entre ellas la quitinasa, pectinasa y amilasa entre otras, y la resistencia a metales pesados. Las bacterias endófitas seleccionadas fueron dos Pseudomonas (Pseudomonas sp. N4 y Pseudomonas sp. N8) y dos rizobios (Ensifer sp. N10 y Ensifer sp. N12) y tres rizobacterias (Pseudomonas sp. L1, Chryseobacterium soli L2 y Priestia megaterium L3). También se seleccionaron tres bacterias de colección por sus propiedades PGP y la resistencia a metales. Estas últimas incluyen Ensifer medicae MA11, un rizobio que nodula Medicago spp., y dos endófitos del género Variovorax (V. paradoxus S110T y V.

    gossypii JM-310T ). Se emplearon inoculantes individuales, combinaciones rizobacteriasrizobios o rizobios-endófitos, y se diseñaron tres consorcios bacterianos compuestos por tres rizobacterias (Pseudomonas sp. L1, Chryseobacterium soli L2 y Priestia megaterium L3) y un rizobio (Ensifer medicae MA11; CSL), el mismo rizobio (Ensifer medicae MA11) y los dos endófitos del género Variovorax (V. paradoxus S110T y V. gossypii JM310T ; CSV) y, por último, un consorcio compuesto por dos endófitos no rizobios (Pseudomonas sp. N4 y Pseudomonas sp. N8) y dos rizobios autóctonos (Ensifer sp. N10 y Ensifer sp. N12; CSN).

    Estas inoculaciones mejoraron la germinación, la nodulación y el crecimiento de las plantas en experimentos in vitro. En condiciones de invernadero con suelos de los estuarios mejoraron la nodulación, el estado fisiológico de la planta, los parámetros fotosintéticos, el contenido de clorofila y nitrógeno, la respuesta al estrés de la planta, además de mejorar la acumulación de metales en las raíces M. sativa en suelos degradados con niveles de moderados a altos de contaminación.

    Partiendo de la mencionada propuesta, en esta Tesis Doctoral se ha demostrado que las inoculaciones de M. sativa con los consorcios bacterianos compuestos por rizobios y endófitos resistentes a metales o rizobacterias con propiedades PGP son herramientas útiles para la fitoestabilización de metales/oides y para promover el crecimiento de leguminosas en suelos con distintos tipos de estrés abiótico, contribuyendo a la recuperación de estos ecosistemas. Con esta estrategia se garantiza, además, una mínima translocación de metales a la parte aérea de las plantas, por lo que podrían utilizarse, además de en estrategias de fitoestabilización de metales, como plantas forrajeras.