Revista Colombiana de Biotecnología

Maestría Interfacultades de Microbiología: 30 años agregándole valor a la Microbiología en Colombia

Isolation and characterization of Colombian endemic bacteria capable of degrading toluene

RESUMEN Los hidrocarburos aromáticos monocíclicos: benceno, tolueno, etilbenceno y xileno (BTEX), presentes en crudo y refinados de petróleo, hacen parte de los compuestos con más impacto en el medio ambiente y la salud humana, debido a su naturaleza cancerígena, mutagénica y altamente tóxica. Esta investigación tuvo como objetivo obtener y caracterizar bacterias capaces de degradar tolueno. Se realizaron tres muestreos de suelo contaminado con hidrocarburos del Valle del Cauca en tres condiciones: gasolinería, derrame accidental y taller mecánico. Se aislaron bacterias capaces de crecer en tolueno fase vapor como única fuente de carbono y se caracterizaron a nivel morfológico, bioquímico y molecular. Para la caracterización molecular se amplificó, secuenció y analizó con herramientas bioinformáticas el gen ribosomal 16S. Se evaluó la utilización de tolueno directo con concentración al 1% como única fuente de carbono. Se logró aislar 29 bacterias con capacidad de metabolizar tolueno. La caracterización bioquímica y molecular identificó a las bacterias aisladas de suelo contaminado como Pseudomonas y Stenotrophomonas. Las bacterias aisladas en el taller mecánico resultaron ser los microorganismos con mejor crecimiento en tolueno como fuente de carbono, poseen un gran potencial para ser utilizadas para fines de biorremediación de suelos y aguas contaminadas con tolueno.

ABSTRACT Monocyclic aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (BTEX), present in crude oil and refined petroleum products, they are the compounds with a big impact on the environment and human health, due to their carcinogenic, mutagenic, and highly toxic. This research aimed to obtain and characterize bacteria capable of degrading toluene. Three samples of soil contaminated with hydrocarbons were carried out in three different conditions: oil station, accidental oil spill, and mechanical workshop. Bacteria capable of growing in toluene vapor as the unique carbon source were isolated and characterized at a morphological, biochemical, and molecular level. For molecular characterization, the 16S ribosomal gene was amplified, sequenced, and analyzed with bioinformatic tools. The use of direct toluene with 1% concentration as the sole carbon source was evaluated. It was possible to isolate 29 bacteria with the capacity to metabolize toluene. Biochemical and molecular characterization identified bacteria isolated from contaminated soil as Pseudomonas and Stenotrophomonas. The isolated strains in the mechanical workshop were the microorganisms with the best growth in toluene as a carbon source, they have great potential to be used for the bioremediation of soils and waters with toluene pollution.

Preliminary evaluation of in vitro callogenesis and organogenesis Leptochloa crinita (Lag.) P. M. Peterson & N. Snow

RESUMEN El cambio de uso de la tierra por diversos factores socio-económicos, climáticos, tecnológicos y culturales han tenido como consecuencia en la provincia de San Luis (Argentina) la pérdida de diversidad biológica, fragmentación y destrucción de hábitat, comprometiendo la existencia de la flora nativa, como es el caso de Leptochloa crinita (Lag.) P.M. Peterson & N. Snow, una especie con buena aptitud forrajera del monte chaqueño. Bajo este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo aplicar biotécnicas como alternativas para una propagación apropiada de este acervo genético. Se evaluó la organogénesis y callogénesis in vitro de diferentes explantos con distintos reguladores de crecimiento en un medio nutritivo Murashige y Skoog. El tratamiento con 6 mg l-1 de 2,4-D estimuló la callogénesis, mientras que los tratamientos combinados de auxinas y citocininas presentaron las mayores tasas de morfogénesis. El desarrollo de esta biotécnica permite disponer de metodologías adecuadas para iniciar ensayos de conservación in vitro, análisis de la variabilidad genética e inicio de programas de domesticación y mejoramiento genético.

ABSTRACT In San Luis (Argentina), land-use change due to a variety of socioeconomic, climatic, technological and cultural factors has caused the loss of biological diversity, fragmentation and habitat destruction, compromising the existence of native flora, such as in the case of Leptochloa crinita (Lag.) PM Peterson & N. Snow, a species with good forage aptitude from the Chaco forest. In this context, the present work aimed to apply biotechniques as an alternative for an appropriate propagation of this gene pool. In vitro organogenesis and callogenesis of several explants were evaluated with different growth regulators on a Murashige and Skoog nutrient medium. Treatment with 6 mg l-1 of 2,4-D stimulated callogenesis, while combined auxin and cytokinin treatments presented the highest rates of morphogenesis. The development of this biotechnique makes it possible to have adequate methodologies to initiate in vitro conservation trials, analysis of genetic variability and the initiation of domestication and breeding programs.

Isolated and characterization of biopolymer producing bacteria from industrial effluents

RESUMEN Se realizó una caracterización físico-química de los efluentes procedentes de industrias del sector educación, metalmecánico, lácteos y confitería de la ciudad de Manizales, Caldas; posteriormente se obtuvieron aislamientos, en medios diferenciales suplementados, de bacterias con potencial para la producción de biopolímeros a los cuales se les aplicó pruebas para la caracterización morfológica, bioquímica y molecular. Los parámetros físico químicos obtenidos de los efluentes industriales demuestran diferencias entre ellos, ya que cada industria genera diferentes residuos aportando una determinada contaminación al efluente, se obtuvieron 73 aislamientos productores de exopolisacáridos (EPS) y 101 productores de polihidroxialcanoatos (PHA), con características morfológicas y bioquímicas variables. El estudio muestra que los efluentes industriales son una gran fuente de bacterias de interés para la producción de diversos polímeros microbianos; principalmente aquellos que producen polímeros tipo biopoliésteres intracelulares como PHA, debido a su variabilidad físico-química y nutricional permitiendo que los microorganismos se adapten a diversas características medioambientales y de composición.

ABSTRACT A physical-chemical characterization of effluents from industries in the education, metal-mechanic, dairy and confectionery sectors of the city of Manizales, Caldas; Later isolates were obtained, in differential media supplemented, from bacteria with potential for the production of biopolymers to which they were applied tests for morphological, biochemical and molecular characterization. The physical chemical parameters obtained from the industrial effluents show a difference between them, since each industry generates different waste contributing a certain contamination to the effluent, 73 isolates producing exopolysaccharides (EPS) and 101 producers of polyhydroxyalkanoates (PHA) were obtained, with morphological characteristics and variable biochemistry. The study shows that industrial effluents are a great source of bacteria of interest for the production of various microbial polymers; mainly those that produce polymers like intracellular biopolyesters such as PHA, due to their physical-chemical and nutritional variability allowing the microorganisms to adapt to diverse environmental and compositional characteristics.

Nematicidal potential of fungi isolated of Plantain crops (Musa AAB Simmonds) from southwest Antioquia

RESUMEN El objetivo de este trabajo fue evaluar el potencial nematicida de aislados fúngicos provenientes de cultivos de plátano de los municipios de Andes y Jardín (Suroeste antioqueño). Se analizaron in vitro diez aislados fúngicos frente a los nematodos fitoparásitos de los géneros Meloidogyne y Radopholus. Los hongos pertenecían a los géneros Paecilomyces, Pochonia, Arthrobotrys, Lecanicillium y Metarhizium. Se realizaron pruebas metabólicas cualitativas con diversos sustratos con el fin de observar la capacidad de degradación de diferentes compuestos característicos en la estructura de huevos o juveniles de nematodos. También, se evaluó la capacidad de colonizar huevos o juveniles de Meloidogyne sp. y, la mortalidad de los aislados frente a los géneros Meloidogyne y Radopholus. Se encontró que la mayoría de los aislados fueron capaces de degradar Tween 80 (90% de los aislados), seguido de caseína (80%), gelatina (80%), Tween 20 (60%), y en menor medida quitina (40% de los aislados); además, el 30% de los aislados presentaron formación de cristales en los medios de Tween. El 70% de los aislados podían infectar huevos, mientras que el 30% restante infectaban juveniles (J2) de Meloidogyne sp., después 24 horas de incubación. En cuanto al porcentaje de mortalidad del hongo y el filtrado, se encontró que todos los aislados difieren del control (p<0.05), siendo aislados de los géneros Pochonia y Paecilomyces quienes presentaron porcentajes de mortalidad superiores al 90%.

ABSTRACT The aim of this work was to evaluate the nematicidal potential of fungal isolates from plantain crops in the municipalities of Andes and Jardín (Southwest Antioquia). Ten fungal isolates were analyzed in vitro against phytoparasitic nematodes of the genera Meloidogyne and Radopholus. The fungi belonged to the genera Paecilomyces, Pochonia, Arthrobotrys, Lecanicillium, and Metarhizium. Qualitative metabolic tests were carried out with various substrates to observe the degradation capacity of different characteristic compounds in the structure of nematode eggs or juveniles. Also, the ability to colonize eggs or juveniles of Meloidogyne sp. and, the mortality of the isolates against the genera Meloidogyne and Radopholus were evaluated. It was found that most isolates were capable of degrading Tween 80 (90% of isolates), followed by casein (80%), gelatin (80%), Tween 20 (60%), and to a lesser extent chitin (40 % of isolates); in addition, 30% of the isolates presented crystal formation in the Tween media. 70% of the isolates could infect eggs, while the remaining 30% infected juveniles (J2) of Meloidogyne sp., after 24 hours of incubation. Regarding the percentage of mortality of the fungus and the filtrate, it was found that all the isolates differ from the control (p<0.05), and some isolates of the genera Pochonia and Paecilomyces who presented mortality percentages higher than 90%.

Protocol for the certification by genetic conformity of clones in rubber propagation gardens (Hevea brasiliensis)

RESUMEN A partir de visualización por electroforesis capilar de 9 regiones micro-satélites amplificadas con cebadores fluoromarcados se determinó el polimorfismo de los marcadores Hmct5, 102, HV 30, 548, HV 15, 416, m574, 103 y 358 identificados en el ADN de muestras de tejido foliar de 12 clones de caucho (Hevea brasiliensis) conservados en jardines clonales de AGROSAVIA en Colombia y 25 clones en jardines clonales de origen en Brasil. Con base en los resultados del análisis se consolidó una base de datos que permite corroborar la identidad por conformidad de clones de caucho a partir de muestras foliares. El protocolo establecido consiste en una aproximación metodológica para la amplificación de dichas regiones micro-satélites por PCR punto final y la visualización de los fragmentos obtenidos de este procedimiento por electroforesis capilar multiplexada, reduciendo costos y optimizando el tiempo en laboratorio. Adicionalmente se encontraron discrepancias entre el perfil electroforético obtenido del clon FX 3864 muestreado en Colombia con el obtenido en Brasil. Se propone considerar la necesidad de corroborar la identidad de los clones reproducidos en jardines clonales para su comercialización en Colombia, utilizando metodologías sensibles y reproducibles, como la estandarizada en este estudio.

ABSTRACT The polymorphism of 9 regions identified in the DNA of leaf tissue sampled from 12 rubber clones conserved in clonal gardens of AGROSAVIA in Colombia and 25 clones in clonal gardens of origin in Brazil was visualized by capillary electrophoresis after amplification with the fluorolabeled primer microsatellite markers Hmct5, 102, HV 30, 548, HV 15, 416, m574, 103 and 358. Upon the results analysis, a database was consolidated that allows to corroborate the genetical identity by conformity with 37 rubber clones from leaf samples. The established protocol is a methodological approach using end-point PCR towards the amplification by multiplexed capillary electrophoresis of micro-satellite regions and their visualization, reducing costs and optimizing time in the laboratory. Additionally, discrepancies were found between the electrophoretic profile obtained from clone FX 3864 sampled in Colombia with that obtained in Brazil. It is proposed to consider the need to corroborate the identity of the clones reproduced in clonal gardens for their commercialization in Colombia, using sensitive and reproducible methodologies, such as the one standardized in this study.

Main sulfate-reducing microorganisms (SRM) present in anaerobic reactors fed with acid effluents, a review

RESUMEN En esta investigación bibliográfica se encontraron reportes sobre una gran variedad de especies responsables de precipitar a cuatro metales de interés (Cu, Pb, Zn y Fe). En la mayoría de las investigaciones no solamente se considera la precipitación de estos metales, sino también la de otros elementos que están presentes en cada efluente estudiado. Los artículos aquí mencionados tienen una relación directa con el efluente proveniente de la operación unitaria de flotación. Aportan conocimiento acerca del proceso de sulfato-reducción, comprendiendo el mecanismo mediante microorganismos con características específicas, especialmente su versatilidad pues se desarrollan en diferentes ecosistemas. Se muestra que varias especies, como Desulfobacter o Desulfovibrio son comunes pues tienen condiciones relativamente sencillas para desarrollarse. Los microorganismos sulfato reductores (MSR) son eficientes para reducir la acidez del agua (de la operación unitaria de flotación de una mina, de cocinas, de corrientes marinas, etc.). También lo son para precipitar diferentes elementos pues no requieren de algún agente externo salvo en contadas ocasiones donde debe actuar un catalizador. Hay investigaciones sobre los nutrientes que deben adicionarse para incrementar su actividad. Los reportes de investigación revisados identificaron las variables a controlar para obtener buenos resultados en la remoción de metales y menores impactos en el ambiente. Es de gran importancia el desarrollo de proyectos que tomen en cuenta un sistema natural, como la degradación anaerobia, para alcanzar un punto en el cual la tecnología y el ambiente puedan complementarse logrando bienes de consumo necesarios para la población sin causar daños irreparables a la naturaleza.

ABSTRACT In this bibliographical research, reports were found on a great variety of species responsible for precipitating four metals of interest (Cu, Pb, Zn and Fe). In most of the investigations, not only the precipitation of these metals is considered, but also that of other elements that are present in each effluent studied. The items mentioned here have a direct relationship with the effluent from the flotation unit operation. They provide knowledge about the sulfate-reduction process, understanding the mechanism through microorganisms with specific characteristics, especially their versatility as they develop in different ecosystems. It is shown that several species, such as Desulfobacter or Desulfovibrio, are common because they have relatively simple conditions to develop. Sulfate-reducing microorganisms (SRM) are efficient in reducing the acidity of water (from the flotation unit operation of a mine, kitchens, ocean currents, etc.). They are also used to precipitate different elements since they do not require any external agent except on rare occasions when a catalyst must act. There is research on the nutrients that should be added to increase its activity. The research reports reviewed identified the variables to control to obtain good results in the removal of metals and less impact on the environment. The development of projects that take into account a natural system, such as anaerobic degradation, is of great importance in order to reach a point where technology and the environment can complement each other, achieving necessary consumer goods for the population without causing irreparable damage to nature.