Análisis del microbioma bacteriano de suelos utilizados para el cultivo de caña de azúcar, Saccharum officinarum, en Guatemala mediante metagenómica del gen 16S ARN ribosomal y caracterización de las bacterias promotores del crecimiento que se encuentran en ellos.

Abstract

La extracción directa y la caracterización del ADN de la comunidad microbiana mediante metagenómica ha revolucionado el estudio de la microbiología ambiental y la ecología microbiana. La biología molecular, en particular, ha proporcionado acceso a los genomas de bacterias “difíciles” o “imposibles” de cultivar en el laboratorio dónde las técnicas de metagenómica son una herramienta para lograr identificar estos microorganismos. Esto ha permitido descubrir más filos, clases, géneros y genes de interés. En los últimos años esta técnica se ha utilizado en diversas disciplinas como la genética, la medicina, la biotecnología y la agricultura. Específicamente en la agricultura, es de importancia el estudio del microbioma del suelo ya que este es uno de los factores que define la salud del suelo. El estado del microbioma del suelo puede determinar el éxito de la producción de cultivos. Sin embargo, el cultivo continuo de plantas puede provocar una alteración de la comunidad microbiana del suelo y provocar una disminución en los rendimientos agrarios. Esto se ha comprobado con estudios a nivel mundial, pero son pocos los informes para el territorio guatemalteco. El cultivo de caña de azúcar es de gran interés para el país ya que es uno de los principales productos de exportación del país por lo que la eficiencia y salud de sus suelos de cultivo es vital para su producción. Este trabajo de graduación busca estudiar la comunidad bacteriana del suelo de caña de azúcar por medio de metagenómica e identificar por medio de microbiología clásica los microorganismos benéficos para el cultivo de caña de azúcar. Identificar bacterias con capacidades promotoras del crecimiento de las plantas también es vital para poder llegar a una agricultura sostenible. Estas bacterias pueden representar un menor uso de fertilizantes. Para esto se utilizaron herramientas de secuenciación, bioinformáticas y agares selectivos. Se utilizó dos regiones variables del gen rARN 16S, las cuales fueron V1-V2 y V3-V4. Al realizar el análisis del microbioma bacteriano de distintos tipos de tierra en suelos cultivados con caña de azúcar se encontró que los filos más comunes son Actinobacteriota, Proteobacteria, Firmicutes, Acidobacteriota, Chloroflexi, Gemmatimonadota y Nitrospirota para ambas regiones. Para los géneros se encontró tres más comunes entre las dos regiones Pseudarthrobacter, Nitrospira y Streptomyces. Se logró aislar e identificar bacterias con características promotoras del crecimiento mediante cultivos selectivos y diferenciales. Se tamizaron 10 características promotoras del crecimiento en las que se incluye solubilización de fosfatos, solubilización de potasio, producción de ACC desaminasa, producción de proteasas, posible solubilización de silicatos, producción de lipasas, producción de IAA, producción de las enzimas gluconasas y quitinasas, producción de amonio y crecimiento en medio libre de nitrógeno. Se encontraron 222 cepas con distintas características de las cuales seis poseen ocho características entre las principales se incluyen solubilización de fósforo y de potasio, así como fijación de nitrógeno. En la siguiente fase se espera formular bioproductos a partir de las cepas encontradas para implementarlas en las cosechas azucareras. (LA)