Caracterización de cianobacterias aisladas de suelos como agentes de control biológico

Abstract

Las cianobacterias son organismos fotosintéticos con una amplia distribución en diferentes ambientes, ya que poseen mecanismos celulares que las convierten en microorganismos muy versátiles y adaptables. Su presencia en suelos determina la composición y fertilidad de éstos, ya que se asocian con la liberación de ciertas sustancias que mejoran las características físico-químicas, incrementan la biodisponibilidad y mineralización de nutrientes, aumentan el desarrollo y crecimiento vegetal y, además, desempeñan un papel fundamental en la protección de los cultivos. De igual manera, son conocidas por producir una gran variedad de compuestos bioactivos de gran utilidad en distintos campos de la biotecnología, incrementando el interés por el aislamiento e identificación de estas especies. Bajo esta perspectiva, el objetivo principal del presente Trabajo Fin de Grado fue determinar la capacidad de una colección de 10 cianobacterias aisladas de suelos de origen antropogénico, para producir compuestos de interés relacionados con la inhibición de patógenos vegetales y la estimulación del crecimiento aéreo y radicular de plántulas de pepino. Siguiendo las consideraciones precedentes, se determinó el potencial biopesticida in vitro de la colección de cianobacterias, mediante técnicas de enfrentamiento dual para controlar el crecimiento del agente fitopatógeno fúngico Botrytis cinerea. Así como por su capacidad para producir actividad quitinasa, descrita por su importancia en el control de fitopatógenos. Adicionalmente, se evaluó el carácter fitoestimulante o fitotóxico de dichas cepas sobre la germinación de semillas de berro. Para finalizar, se seleccionó la cepa que mostró las mejores capacidades en los ensayos in vitro para su aplicación posterior in vivo con objeto de evaluar su potencial como agente de control biológico en plántulas de pepino. Los resultados obtenidos mostraron, en cuanto al efecto biopesticida, que las cepas de cianobacterias pueden actuar inhibiendo, en menor o mayor grado, el crecimiento de hongos fitopatógenos como B. cinerea, efecto potenciado en aquellas cepas de cianobacterias de la colección donde fue detectada la actividad quitinasa. En cuanto al efecto fitoestimulante de los extractos de cianobacterias, no mostraron un carácter fitotóxico importante sobre la germinación de las semillas de berro, incluso, algunas de ellas resultaron tener efectos fitoestimulantes. En cuanto al ensayo in vivo, se comprobó que la aplicación de la cianobacteria 39C, provocó efectos beneficiosos en el desarrollo aéreo y radicular de plántulas de pepino, además de paliar los daños provocados por Botrytis cinerea. En definitiva, se puede concluir que las cianobacterias aisladas de sustratos antropogénicos son una fuente potencial de nuevas sustancias bioactivas de carácter biopesticida y fitoestimulante, lo que justifica la relevancia de tales microorganismos desde un punto de vista agro-sanitario.

Cyanobacteria are photosynthetic organisms with a wide distribution in different environments, since they possess cellular mechanisms that make them very versatile and adaptable microorganisms. Their presence in soils determines their composition and fertility by releasing certain substances that improve physicochemical characteristics, increase nutrient bioavailability and mineralization, enhance plant growth and development, and play a fundamental role in crop protection. Likewise, they are known to produce a great variety of bioactive compounds of great utility in different fields of biotechnology, increasing the interest in the isolation and identification of these species. Under this perspective, the main objective of this Final Degree Project was to determine the capability of a collection of 10 cyanobacteria isolated from anthropogenic soils to produce compounds of interest related to the inhibition of plant pathogens and the stimulation of aerial and root growth of cucumber seedlings. Following the preceding considerations, the in vitro biopesticidal potential of the cyanobacteria collection was determined by dual confrontation techniques to control the growth of the phytopathogenic fungal, Botrytis cinerea. As well as for their ability to produce chitinase activity, described for its importance in the control of phytopathogens. Additionally, the phytostimulant or phytotoxic character of these strains on the germination of cress seeds was evaluated. Finally, he strain that showed the best in vitro assays was selected in order to subsequently being applied in vivo to evaluate its capacity as biological control agent of cucumber seedlings. The results obtained showed, regarding the biopesticidal effect, that cyanobacterial strains can act by inhibiting, to a lesser or greater degree, the growth of phytopathogenic fungi such as B. cinerea, an effect enhanced in those cyanobacterial strains of the collection where chitinase activity was detected. As for the phytostimulant effect of the cyanobacterial extracts, they did not show a significant phytotoxic character on the germination of cress seeds, and some of them even proved to have phytostimulant effects. As for the in vivo test, it was found that the application of cyanobacteria 39C caused beneficial effects on the aerial and root development of cucumber seedlings, in addition to mitigating the damage caused by Botrytis cinerea. In short, it can be concluded that cyanobacteria isolated from anthropogenic substrates are a potential source of new bioactive substances of biopesticidal and phytostimulant character, which justifies the relevance of such microorganisms from an agro-sanitary point of view.