Aislamiento e identificación de bacterias fijadoras de nitrógeno presentes en la rizosfera de plantas tolerantes a metales pesados

Abstract

ABSTRACT: Heavy metal contamination is a major problem caused mainly from the mining industry. Such pollution is generated by the partial or gradual release of potentially toxic elements accumulated in deposits known as mine tailings. To limit the spread of contaminants and to remediate the affected sites by the accumulation of these, the reforestation with adapted plants to the hostile mine tailings environment had been suggested. Since, the mine tailings do not have the appropriated conditions for vegetal development, they have a low or zero content of organic matter and minor availability of essential nutrients, it has been suggested an important participation of bacteria associated with the roots of native plants, in providing essential elements, mainly nitrogen. In this paper, we explored the ability to fix atmospheric nitrogen by bacteria associated with the rhizosphere of plants collected in the mine tailings from San Martin, Sombrerete and Noria de los Angeles, located in the state of Zacatecas, Mexico. Enrichment cultures were performed in nitrogen-free media inoculated with rhizospheric and non- rhizospheric soils. The analysis of partial sequences of 16S rRNA genes of bacteria isolated from enrichment cultures allowed the identification of member of the genera Azospirillum Brevundimonas, Inquilinus, Sphingomonas, Rhizobium and Bradyrhizobium, which belong to ? – proteobacteria phylum. In addition, we identified actinomycetes of the Agromyces genus. The ability of nitrogen fixation was confirmed by the determination of acetylene reduction in strains whose identification corresponded to Azospirillum lipoferum. Besides, the detection of genes encoding the ? subunit of dinitrogenase (nifD) and the dinitrogenasa redutase (nifH) was performed. The results of this study exhibited the presence of nitrogen-fixing bacteria associated with the roots of collected plants in the mine tailings from Zacatecas, Mexico, even though they were in isolated in a low proportion. Also, it was detected diazotrophs still uncultivated.

RESUMEN: La contaminación con metales pesados es un problema importante que se deriva, principalmente, de la actividad minera. Dicha contaminación se genera por la liberación parcial o gradual de elementos potencialmente tóxicos que se encuentran acumulados en depósitos conocidos como jales. Para limitar la dispersión de los contaminantes y remediar los sitios afectados por la acumulación de éstos, se propone la reforestación con plantas adaptadas al ambiente hostil de los jales. Dado que los residuos de minas no tienen las condiciones propicias para el desarrollo vegetal, debido a que poseen un bajo o nulo contenido de materia orgánica y poca disponibilidad de nutrientes esenciales, se sugiere una importante participación de bacterias asociadas a las raíces de plantas nativas en el aporte de elementos esenciales, particularmente de nitrógeno. En este trabajo se exploró la capacidad para fijar nitrógeno atmosférico de las bacterias asociadas a la rizosfera de plantas colectadas en jales de las minas de San Martín, Sombrerete y Noria de los Ángeles, ubicadas en el estado de Zacatecas. Se realizaron cultivos de enriquecimiento en medios libres de nitrógeno inoculados con suelos rizosfericos y no rizofericos colectados en los jales. El análisis de las secuencias parciales de los genes 16S rRNA de las bacterias aisladas a partir de cultivos de enriquecimiento permitió la identificación de los géneros Azospirillum, Brevundimonas, Inquilinus, Sphingomonas, Rhizobium y Bradyrhizobium, las cuales pertenecen al grupo de las ?-proteobacterias. Además, se identificaron actinomicetos pertenecientes al género Agromyces. La capacidad de fijación de nitrógeno se evidenció mediante la determinación de reducción de acetileno en cepas cuya identificación correspondió a Azospirillum lipoferum. Por otro lado, se realizó la detección de los genes que codifican para la subunidad ? de la dinitrogenasa (nif D) y para la dinitrogenasa redutasa (nif H). Los resultados de este trabajo demuestran que existen bacterias fijadoras de nitrógeno asociadas a las plantas colectadas en los jales del estado de Zacatecas, aún cuando fueron aisladas en baja proporción. Así mismo, se detectaron diazótrofos aún no cultivados.