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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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