Equipo técnico  

Gladys Cardona, Carolina Díaz, Felipe Sierra

Palabras clave

Microorganismos promotores de crecimiento vegetal, biopolímero, minería de datos genómicos

Área geográfica

Bogotá. Laboratorio de Biotecnología y Recursos Genéticos. COLMIS (Colección de Microorganismos del Instituto SINCHI)

La Amazonia colombiana es una región de gran importancia estratégica debido a su vasta diversidad de microorganismos, que representan un valioso recurso biológico para la investigación y el desarrollo de compuestos naturales con aplicaciones biotecnológicas. Los estudios de bioprospección en la región no solo permiten identificar nuevas moléculas de interés, sino que también contribuyen al diseño de estrategias para la conservación y el uso sostenible de su diversidad microbiana. En particular, los compuestos naturales de origen microbiano resultan especialmente atractivos en el mercado global, ya que son producidos mediante procesos biológicos altamente específicos que minimizan la generación de compuestos contaminantes y favorecen prácticas más sostenibles.

Evaluación del Crecimiento y Producción de Biopolímeros por Phaenerochaete sp.

Durante el año 2023, se evaluaron las condiciones de crecimiento del hongo Phaenerochaete sp. y su capacidad para la producción de un biopolímero. Este material destaca por su alta resistencia a solventes orgánicos y su capacidad de retención de líquidos. En estado seco, presenta una temperatura máxima de descomposición a 305 ºC, mientras que en estado húmedo tiene una temperatura máxima de descomposición de 126 ºC. El material se observa como una matriz gelatinosa y su apariencia por microscopia electrónica de barrido (SEM) evidencia la superposición de filamentos que corresponde a las hifas del hongo (Figura 1). Dada su alta capacidad de retención de agua, se realizarán estudios adicionales para evaluar su potencial uso como hidrogel en la conservación de humedad en suelos y su capacidad para la adsorción de metales pesados.

Identificación de Microorganismos Productores de Fitohormonas

Se realizaron cultivos y extracciones de metabolitos de 15 cepas de COLMIS para la detección cromatográfica de fitohormonas asociadas al crecimiento vegetal, incluyendo ácido indolacético (AIA), ácido indol-3-butírico (AIB), ácido naftalenacético (ANA) y giberelina (AG3). Destacaron las cepas Pantoea sp. (COLMIS 469), Variovorax sp. (COLMIS 471), Burkholderia sp. (COLMIS 472) y Rhizobium sp. (COLMIS 475) por su alta capacidad de producción de estas fitohormonas.

Los datos generados permiten la selección de microorganismos con potencial como promotores del crecimiento vegetal, los cuales podrían aplicarse en estudios orientados a mejorar la respuesta de las plantas frente a estrés bíótico y abiótico. En este sentido, el aprovechamiento de microorganismos benéficos representa una estrategia sostenible y de bajo costo para fortalecer la resiliencia de cultivos a factores ambientales adversos (Jiao et al., 2019; Tiwari & Bae, 2023).

Minería de datos genómicos para la detección de metabolitos secundarios de bacterias depositadas en la colección de microorganismos del Instituto Sinchi (COLMIS)

A partir de datos genómicos se evaluó la presencia de genes asociados a la capacidad de solubilización de fósforo, a la producción de fitohormonas, sideróforos y de compuestos osmoprotectores como N-acetil glucosamina, ectoina, glicina/betaina y trehalosa en organismos de los géneros Pseudomonas sp (COLMIS 53B; COLMIS 151), Chromobacterium sp (COLMIS 58B), Streptomyces sp. (COLMIS 300), Serratia sp (COLMIS 261), Rhodococcus sp (COLMIS 296), Gordonia sp (COLMIS 303), Pantoea sp., (COLMIS 324), Burkholderia sp., (COLMIS 325), Arthrobacter sp (COLMIS 329) y Kocuria sp (COLMIS 348). La búsqueda de los genes de interés se realizó construyendo una base de datos de 60 genes identificados en las rutas metabólicas implicadas en la producción de los metabolitos y usando como herramienta de búsqueda HMMER, que utiliza modelos ocultos de Markov que permiten una alta sensibilidad para la identificación de dominios proteicos conservados.

Se encontraron promisorias las cepas COLMIS 53B, COLMIS 151, COLMIS 325, COLMIS 261 y COLMIS 348 en las cuales se detectaron genes asociados a la producción de la enzima desaminasa del ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), asociada a la reducción de etileno en condiciones de estrés favoreciendo la resistencia de las plantas hospedero y los genes asociados a la producción de osmoprotectores como betaina, ectoina y glutamate sintasa. Adicionalmente, usando herramientas en línea como antiSMASH 7.0 (Blin et al., 2023) para la detección de grupos de genes biosintéticos de metabolitos secundarios, se encontró que las cepas COLMIS 325 y COLMIS 300 se destacan por la alta producción de sideróforos, osmoprotectores y antimicrobianos.

Identificación de microorganismos productores de fitohormonas

Se realizó el cultivo y recuperación de extractos crudos de 15 cepas de la colección de microorganismos del Instituto Sinchi (COLMIS) para la determinación mediante cromatografía líquida de alta presión, siguiendo la metodología estandarizada en el Laboratorio de Uso y Aprovechamiento de la Biodiversidad (LUAB) del Instituto SINCHI en Bogotá, de la producción de fitohormonas asociadas al crecimiento vegetal, tales como el ácido indolacético (AIA), ácido-indol-3-butírico (AIB), ácido-naftalenacético (ANA) y giberelina (AG3), destacándose las cepas Pantoea sp (COLMIS 469), Variovorax sp (COLMIS 471), Bulkholderia sp (COLMIS 472) y Rhizobium sp (COLMIS 475).

Los datos generados facilitan la selección de organismos promotores de crecimiento vegetal que pueden ser usados en estudios en los cuales se busque mejorar la respuesta de plantas a estrés biótico o abiótico. En este sentido, aprovechar el potencial de microorganismos ofrece una alternativa sostenible para mejorar la resiliencia a factores abióticos, debido a su bajo costo y procedencia natural (Jiao et al., 2019; Tiwari & Bae, 2023).