BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS
Influencia de la temperatura en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis en un biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115
Autor: Br. Salvatierra Espinola, Waldo Franz Asesor: Dr. León Torres, Carlos Alberto
Coasesora: Dra. Bardales Vásquez Cecilia Betzabet
TRUJILLO – PERÚ 2022
Registro N°….
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
MENCIÓN:
BIOTECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL Y AMBIENTAL
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
JURADO EVALUADOR
_____________________________________
Dr. José Mostacero León PRESIDENTE
_____________________________________
Dr. Anthony Jordan De La Cruz Castillo SECRETARIO
_________________________________________
Dr. Carlos Alberto León Torres ASESOR
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
DEDICATORIA
A Dios por la sabiduría que depositó en mí para guiarme en este camino de desarrollo profesional. Con él todo es posible.
A mis padres y hermanos; por su confianza en mí, y su apoyo incondicional en todo momento, que ha permitido que siga avanzando en mi vida profesional.
A mí amada esposa e hijo;
quienes son la fortaleza de mi vida y la base de todo mi esfuerzo para cumplir mis metas.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
AGRADECIMIENTO
Al Dr. Carlos León Torres, por brindarme su apoyo constante y asesoramiento para terminar satisfactoriamente la presente tesis.
A toda mi familia, por el apoyo incondicional y su confianza depositada en mí para la realización de mi tesis.
A mí amada esposa e hijo, por su amor y fortaleza, que me han brindado en todo momento para la culminación de mi tesis.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
PRESENTACIÓN
Señores Miembros del Jurado:
En conformidad del cumplimiento establecidos en el reglamento de grados y títulos de la Escuela de Posgrado de la “Universidad Nacional de Trujillo”, a su disposición dejo vuestra consideración y criterio, la presente tesis titulada:
“Influencia de la temperatura en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis en un biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115.
Trujillo, 30 de Marzo del 2022.
Br. Waldo Franz Salvatierra Espinola
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
INDICE
Pág.
JURADO EVALUADOR ... ii
DEDICATORIA ... iii
AGRADECIMIENTO ... iv
PRESENTACIÓN ... v
ÍNDICE ... vi
RESUMEN ... vii
ABSTRACT ... viii
I. INTRODUCCIÓN ... 1
II. MATERIAL Y MÉTODOS ... 5
2.1 MATERIALES ... 5
2.2 MÉTODOS Y TÉCNICAS ... 5
III. RESULTADOS ... 10
IV. DISCUSIÓN ... 15
V. CONCLUSIONES ... 18
VI. RECOMENDACIONES ... 19
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 20
ANEXOS ... 25
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
RESUMEN
Algunas bacterias ambientales producen ácido indolacético (AIA), la cual promueve la estimulación de las raíces y promueve la defensa contra fitopatógenos. Esta fitohormona es regulada por condiciones del medio ambiente como la temperatura para su producción. Por tanto, se desarrolló el presente trabajo de investigación, donde se evaluó la temperatura óptima de producción de AIA a partir de fermentación microbiana en un biorreactor Bioflo - Celligen, utilizando una cepa de Bacillus subtilis. Esta cepa se cultivó en medio líquido Caldo Nutritivo para obtener su curva de crecimiento a diferentes temperaturas y tiempos de incubación. La producción de AIA se realizó evaluando a diferentes temperaturas de incubación (28, 29, 30 y 32 °C) en un diseño completamente al azar. En cuanto a los resultados, se observó que la producción de AIA alcanzó un máximo valor de concentración de 0.92 mg/mL y 0.75 mg/mL a las 18 horas de incubación a 30°C y 28°C respectivamente. Se concluye que la temperatura influyó en la producción de AIA por B.
subtilis cuando fue sometido a procesos de fermentación en biorreactor Bioflo – Celligen 115.
Palabras clave: fermentación microbiana, ácido indolacético, temperatura.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
ABSTRACT
Some environmental bacteria produce indoleacetic acid (IAA), which promotes root stimulation and promotes defense against phytopathogens. This phytohormone is regulated by environmental conditions such as temperature for its production. Therefore, the present research work was carried out, where the optimal temperature for the production of IAA from microbial fermentation in a Bioflo - Celligen bioreactor was evaluated, using a Bacillus subtilis strain. This strain was cultivated in Nutritive Broth liquid medium to obtain its growth curve at different temperatures and incubation times. IAA production was carried out evaluating different incubation temperatures (28, 29, 30 and 32 °C) in a completely randomized design. Regarding temperature, the influence of 28, 29, 30 and 32 ° C was evaluated in a completely randomized design. The yield of IAA obtained in each treatment to be determined by the colorimetric technique using the Salkowski reagent.
Regarding the results, it was observed that IAA production reached a maximum concentration value of 0.92 mg/mL and 0.75 mg/mL at 18 hours of incubation at 30 °C and 28 °C, respectively. It is concluded that the temperature influenced the production of IAA by B. subtilis when it was subjected to fermentation processes in a Bioflo – Celligen 115 bioreactor.
Keywords: Microbial fermentation, indoleacetic acid, temperature.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
I. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, se han descrito, caracterizado y probado una gran diversidad de microorganismos rizosféricos, la mayoría presenta características específicas en cuanto a su actividad como agentes de control biológico de fitopatógenos en cultivos de importancia económica (Villarreal et al., 2018).
Estos microorganismos ejercen su capacidad biocontroladora por la producción de antibióticos, enzimas y de otras sustancias como sideróforos;
permitiendo la reducción del uso descontrolado de productos químicos, disminuyendo las afectaciones al medio ambiente y los costos de producción en campo (Tejera et al., 2011).
Las rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas (PGPR) pueden estimular el crecimiento vegetativo ya sea directa o indirectamente; mediante la influencia directa se tiene la producción de fitohormonas, como, ácido indolacético (AIA); ácido giberélico (AG3), citoquininas y ácido abscísico (ABA); así como la producción de la enzima 1-aminociclopropano 1-carboxilato (ACC) desaminasa, la cual reduce el nivel de etileno en las raíces. La influencia directa también incluye la liberación de fosfatos y micronutrientes; así como, la fijación biológica de nitrógeno; mientras que, el mecanismo indirecto se relaciona con la modificación del ambiente rizosféricos y su ecología, manifestándose como agentes de control biológico de fitopatógenos mediante la producción de sustancias como sideróforos, β-1, 3-glucanasas, quitinasas, antibióticos, pigmentos fluorescentes y cianidas (Angulo et al., 2014).
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Las bacterias presentan características especiales e importantes en cuanto a la relación suelo-planta, por lo cual se les atribuye la responsabilidad del incremento o disminución en el suministro de nutrientes; así como, la producción de reguladores de crecimiento (fitohormonas); las bacterias que pertenecen a los géneros: Azotobacter sp, Azospirillum sp, Pseudomonas sp, Xantomonas sp, Enterobacter sp, Arthrobacter sp y Bacillus sp, por su potencial como biofertilizantes, son capaces de producir sustancias promotoras de crecimiento vegetal, todo esto incide grandemente en el rendimiento y en la calidad de cultivos (Lara et al., 2011).
El género Bacillus, perteneciente a la familia Bacillaceae, y sus especies más representativas: B. subtilis, B. brevis, B. cereus, B. pumilus, B. licheniformis y B. amyloliquefaciens son alternativas muy importantes como agentes de control biológico (BCAs) , debido a su ubicuidad en el suelo, la producción de esporas resistentes a la desecación, calor, irradiación UV y solventes orgánicos; además de ello son importantes promotores de crecimiento en plantas (PGPR); por no mencionar que presentan un sistema de resistencia inducida (ISR), y la característica más importante de producción de sustancias de tipo enzimático (Quitinasa, β-1,3 glucanasa, xilanasa), auxinas (ácido indolacético) y antibiótico (Iturinas, surfactinas y fengicinas) (Castañeda y Consuelo, 2016).
La fitohormona ácido indolacético (AIA) es una auxina fundamental en las plantas, encargada de controlar diversos procesos fisiológicos como la elongación y división celular, la diferenciación de tejidos y las respuestas a la luz y la gravedad.
En las plantas la concentración de AIA se encuentra regulada; mientras que en las
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
bacterias estas pueden modular los niveles de AIA. Las rutas biosintéticas de AIA más importantes y ampliamente distribuidas en bacterias son las vías anabólicas de indol-3-piruvato (IPA) y de indol-3-acetamida (IAM). Estas rutas metabólicas son dependientes del precursor triptófano. La vía IPA ha sido descrita principalmente en bacterias promotoras del crecimiento (PGPB) (Vega et al., 2016).
El 80 % de las rizobacterias estudiadas son capaces de producir AIA. Se ha observado altos criterios de similitud en las vías de síntesis de AIA de plantas y bacterias (Vega et al., 2016).
En un estudio realizado sobre actividades promotoras de crecimiento vegetativo, el 42% de los aislados endófitos mostraron al menos una actividad promotora del crecimiento vegetal; de igual manera, algunas cepas de Bacillus y Pantoea mostraron mejor producción de fitohormonas (AIA), biofilm y sideróforos comparados con la rizobacteria Pseudomonas fluorescens UM270, utilizada como control positivo: resultados que evidencian el rol benéfico que tienen los endófitos bacterianos en beneficio de las plantas, así como su potencial fitoestimulante para ser utilizados en otros cultivos de importancia agrícola (Ortiz et al., 2018).
En otra investigación se evaluaron 16 cepas de Bacillus que presentan efectos estimulantes sobre el crecimiento de la planta Vigna radiata, donde la mayor producción de AIA correspondió a B. megaterium MiR-4, reflejado en el hecho de generar un mayor efecto promotor de crecimiento en la planta, aumentando la elongación de los brotes y el número de raíces (Vega et al., 2016).
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Estudios recientes confirman que los tratamientos de semillas o esquejes con bacterias no patógenas, como Agrobacterium, Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas, Alcaligenes induce la formación de raíces en algunas plantas, debido a la producción natural de auxinas de bacterias. Aunque los mecanismos no se comprenden completamente, la inducción de la raíz por PGPR es resultado de la acción de fitohormonas, como la producción de auxinas, la inhibición de la síntesis de etileno y la mineralización de nutrientes por PGPR (Erturk et al., 2010).
En investigaciones realizadas con B. subtilis, no es suficiente la evidencia científica como fitoestimulante, no obstante, existe la certeza que las cepas de B.
subtilis tienen el mismo efecto promotor de crecimiento, aun cuando difieren en la concentración de metabolitos promotores de crecimiento producidos (Anguiano et al., 2019).
Teniendo en cuenta la información sobre la relación de B. subtilis como promotor de crecimiento vegetal y la producción de ácido indolacético, es de especial importancia, ya que favorece el desarrollo sostenible en el sector agrícola;
la presente investigación tuvo como objetivo determinar Influencia de la temperatura en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis en un biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
II. MATERIAL Y MÉTODOS
2.1 MATERIALES 2.1.1 Material biológico:
Cepa de Bacillus subtilis donado por la empresa Agroindustrial Soluciones Agrosostenibles SAC. (Anexo 1).
2.2 MÉTODOS Y TÉCNICAS
2.2.1 Reactivación de Bacillus subtilis y verificación de pureza.
El cultivo de B. subtilis conservado a 4 °C se sembró en placas Petri con Agar Nutritivo (AN) y se incubó a 30°C por 24 horas. Posteriormente se realizó observaciones microscópicas de sus características macromorfológicas y características micromorfológicas mediante la tinción de Gram. (Anexo 2).
2.2.2 Estandarización del pre-inóculo del cultivo de Bacillus subtilis
El cultivo de B. subtilis se sembró en placas Petri con AN y se incubó a 30°C durante 24 horas. Después el cultivo se disolvió con 20 mL de solución salina fisiológica (SSF); dicha suspensión se estandarizó en espectrofotometría a una absorbancia de 600 nm, constituyendo los preinóculos. A esta suspensión se le realizó recuento de unidades formadoras de colonias por placa (UFC/mL).
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
2.2.3 Preparación del inóculo del cultivo de Bacillus subtilis
El pre-inóculo de B. subtilis se adicionó a un matraz conteniendo 200 mL de Caldo Nutritivo (CN) ajustado a pH 7.0, el cual, fue incubado a 30°C, 150 rpm durante 12 horas. Después se realizó el recuento de unidades formadoras de colonias por placa (UFC/mL).
2.2.4 Esterilización del Biorreactor
El biorreactor Bioflo - Celligen 115 de acero inoxidable y 3.0 L de capacidad cedido por la empresa Soluciones Agrosostenibles; se esterilizó a 121°C durante 15 minutos para cada ensayo de temperatura que se evaluó:
28, 29, 32 y el teórico 30°C. (Anexo 3).
2.2.5 Preparación del medio de cultivo
El medio de cultivo Caldo Nutritivo se suplementó con L-triptófano a una concentración de 1 mg/mL. Se preparó con ingredientes de características comerciales como se describe a continuación:
El medio CN se ajustó a pH 7.0; posteriormente, se esterilizó a 121°C durante 15 minutos.
CN
Peptona de carne 16.0 gr.
Extracto de carne Agua destilada L- triptófano
6.0 gr.
2.0 L 2.0 gr.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
2.2.6 Inoculación en el biorreactor
El inóculo del cultivo de B. subtilis preparado según lo descrito en el numeral 2.2.3 se adicionó al biorreactor. A este se agregó 2.2 L del medio de producción y 220 mL de inóculo de B. subtilis.
2.2.7 Producción de células de Bacillus subtilis
El biorreactor, debidamente acondicionado e inoculado se incubó a las temperaturas respectivas: 28, 29, 32 y el teórico 30°C durante 18 h.
2.2.8 Evaluación del proceso de producción
2.2.8.1 Determinación de la velocidad especifica de crecimiento de B. subtilis
El crecimiento del cultivo de B. subtilis se determinó mediante la técnica del recuento en placa (UFC/mL), durante 18 horas de incubación. Se midió cada 3 horas, se extrajo 1.0 mL del medio de producción; luego, se realizó diluciones decimales en agua destilada estéril, y se sembró por superficie en PCA. Posteriormente se incubó a 30°C por 24 horas. Concluido el tiempo de incubación, se contó las colonias desarrolladas, y con los recuentos obtenidos se graficó la curva y calculó la velocidad especifica de crecimiento (µ). Esto se realizó en cada uno de las temperaturas evaluadas.
(Anexo 4).
2.2.8.2 Determinación del peso seco de la biomasa:
Durante todo el proceso de producción se realizó la toma de muestra de 1 mL de cultivo del biorreactor, cada 3 horas. Las muestras fueron centrifugadas a 5000 rpm durante 20 minutos, se eliminó el sobrenadante y
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
se lavó 2 veces con agua destilada. El precipitado se colocó en vasos de peso conocido y en la estufa a 100 ° C durante 10 minutos. Después se pesó con la finalidad de obtener el peso seco.
2.2.8.3 Cuantificación del ácido indolacético (AIA)
Las bacterias de B. subtilis se cultivó en Caldo Nutritivo suplementado con L-triptófano a una concentración final de 1 mg/mL, a las temperaturas respectivas durante 18h. Posteriormente, se recuperó el sobrenadante por centrifugación cada 3h a 14000 rpm durante 10 min. En el sobrenadante obtenido se cuantificó la producción de AIA utilizando el reactivo de Salkowski (600 mL de H2SO4 18M + 4.5 gr de FeCl3 anhidro y se completó hasta 1L con agua destilada). A 1 mL del sobrenadante se adicionó 2 mL del reactivo de Salkowski y se incubó en condiciones de obscuridad a temperatura ambiente durante 30 minutos, luego se determinó la absorbancia a una longitud de onda de 530 nm en un espectrofotómetro UV-VIS. Paralelamente se elaboró una curva estándar con AIA sintético a concentraciones de 0.007 mg/mL hasta 0.25 mg/mL. (Anexo 5 y 6) (Sosa et al., 2019).
2.2.8.4 Análisis estadístico de datos
Los datos obtenidos de la concentración de ácido indolacético producido por Bacillus subtilis; se registraron en tablas y representado en figuras.
Finalmente, las concentraciones específicas de ácido indolacético, se sometieron al análisis tanto de estadística descriptiva y diferencial; de varianza unidireccional, para determinar su respectiva significancia, se realizó
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
así mismo una prueba de comparación de medias con Tukey (P ≤ 0.05) para los tratamientos con diferencias significativas (Wayne., 2002).
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
III. RESULTADOS
Se logró obtener la curva de crecimiento y determinar el peso seco de B. subtilis a diferentes temperaturas (28, 29,30 y 32 °C), la cual se representa en la figura 1 y 2.
Figura 1. Cinética de crecimiento microbiano de B. subtilis después de 18 horas de incubación a distintas temperaturas, 28, 29, 30 y 32 °C.
Figura 2. Peso seco de B. subtilis después de 18 horas de incubación a distintas temperaturas, 28, 29, 30 y 32 °C.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Mediante el uso del método colorimétrico de Salkowski se pudo observar la generación de un compuesto visible que varía entre un color rosado a fucsia a los pocos minutos de añadir el reactivo en todos los tratamientos analizados.
Las tonalidades de los colores fueron variadas, que al ser comparadas con el control negativo se evidencia la producción de AIA; puesto que, la concentración de indol es directamente proporcional a la intensidad de color producido.
La tabla 1, muestra la concentración promedio obtenida de AIA expresada en mg/mL de B.
subtilis a las temperaturas evaluadas.
Tabla 1. Concentración de AIA mg/mL obtenido por B. subtilis en un periodo de tiempo de 18 horas a la temperatura de 28, 29, 30 y 32°C.
Temperatura
Concentración AIA (mg/mL)
0h 3h 6h 9h 12h 15h 18h
28 0 0.00 0.00 0.07 0.19 0.39 0.73
29 0 0.00 0.00 0.09 0.38 0.46 0.85
30 0 0.00 0.05 0.36 0.43 0.76 0.92
32 0 0.00 0.02 0.21 0.42 0.63 0.75
A la temperatura de 28 °C, B. subtilis mostró producción de ácido indolacético a las 9 horas, y teniendo la mayor producción a las 18 horas.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Figura 3. Concentración de AIA producido por B. subtilis después de 18 horas de incubación a una temperatura de 28 °C.
A la temperatura de 29 °C, B. subtilis mostró producción de ácido indolacético a las 9 horas, y teniendo la mayor producción a las 18 horas.
Figura 4. Concentración de AIA producido por B. subtilis después de 18 horas de incubación a una temperatura de 29 °C.
A la temperatura de 30 °C, B. subtilis mostró producción de ácido indolacético a las 6 horas, y teniendo la mayor producción a las 18 horas.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Figura 5. Concentración de AIA producido por B. subtilis después de 18 horas de incubación a una temperatura de 30 °C.
A la temperatura de 32 °C, B. subtilis mostró producción de ácido indolacético a las 6 horas, y teniendo la mayor producción a las 18 horas.
Figura 6. Concentración de AIA producido por B. subtilis después de 18 horas de incubación a una temperatura de 32 °C.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
La figura 7 muestra la influencia de la temperatura en la producción de AIA en mg/mL de acuerdo a las 4 temperaturas evaluadas, mostrando diferencia significativa en las temperaturas de 28, 29 y 30 °C.
Figura 7. Influencia de la temperatura en la producción de AIA por B. subtilis. Nota:
valores de a, b y c muestran diferencias significativas obtenidas mediante prueba de Tukey B (a=0.05)
Se encontró que la temperatura óptima real de producción fue 29 °C con un valor promedio de producción de 0.85 mg/mL. Así mismo se encontró que la temperatura teórica de 30 °C presentó un valor promedio de producción de 0.92 mg/mL (tabla 1).
0.73a
0.85b
0.92c
0.75a
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
28°C 29°C 30°C 32°C
cncentracion aia (mg/ml)
Temperatura (°C) IAA
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
IV. DISCUSIÓN
La temperatura es un factor importante en el crecimiento de los microorganismos, por ello se consideró evaluar la curva de crecimiento de B. subtilis y se observó que a 29 y 30 °C presentan un mayor crecimiento a diferencia de las otras dos temperaturas evaluadas. Sin embargo, en otros trabajos se evidencia que Bacillus puede crecer en condiciones óptimas de temperatura de 37°C y pH 5.5 (Indah et al., 2017). En el presente trabajo se evaluó el crecimiento hasta las 18 horas de incubación debido a que después de 24 horas el crecimiento se ve desacelerado y por lo tanto posiblemente la producción de AIA (Indah et al., 2017).
El AIA es la fitohormona natural más importante con diferentes efectos sobre las plantas porque induce la deformación y aumento de pelos radiculares, además logra una mayor captación de nutrientes promoviendo en consecuencia el crecimiento y rendimiento de los cultivos, sin embargo, puede ser producido por microorganismos como Azospirillum sp., Azotobacter, Pseudomonas, Rhyzobium, etc (Lara et al., 2011; Prado, 2014). Algunas vías de síntesis de bacterias han sido descritas, por ejemplo, la vía del indol-3-piruvato y la vía del indol-3-acetamida, además se saben que pueden existir tres vías secundarias como la vía de la triptamina, vía del indol-3-acetonitrilo y la vía side chain oxidasa. Bacillus sp.
puede usar la vía de la triptamina (Vico, 2017). Las AIA como son producidas por microorganismos que crecen con diferentes parámetros químicos y físicos, como la temperatura, esta influye sobre su producción. Mediante el uso del método colorimétrico de Salkowski se observa como se ve influenciada la producción de AIA en las distintas temperaturas. Se observó que a 28 y 32 °C la biosíntesis es relativamente baja mientras que a 29°C hay un aumento en la concentración de AIA. Sin embargo, a la temperatura de 30
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
°C se obtuvo un valor más elevado en la concentración de la fitohormona, lo cual puede concordar con los datos obtenidos por Mohite (2013), quien concluye que para la producción de AIA se requiere una temperatura óptima a 30 °C.
En todas las temperaturas evaluadas se presentó producción de AIA, la cual se produce mediante biosíntesis a partir de precursores como el triptófano a través de una conversión oxidativa (Lara et al., 2011; Koua et al., 2020). Por otra parte, la concentración varió debido a que la temperatura influyó sobre el crecimiento de Bacillus sp., sin embargo, la producción de AIA no es proporcional al aumento de la biomasa tal como señala Altuna et al., (2006), quien experimentó con Rizobacterias y observó que el AIA se produjo tiempo después de que aumentara la biomasa.
Se utilizaron cuatro temperaturas de incubación, en las cuales B. subtilis produjo entre 0.73 y 0.92 mg/mL (tabla 1). A las temperaturas de 29 y 30 °C se mostró mayor cantidad de producción de AIA. La producción de AIA se observó a partir de 9h de incubación, a partir de allí se mantuvo de forma constante. Sin embargo, se observó una producción significativa a las 18 h de incubación. Los valores obtenidos fueron elevados en comparación con estudios previos reportados para Bacillus. Wagi & Ahmed (2019) mostraron valores de 0.3226 mg/ml de AIA en 24 horas producidos por B. subtilis (Mt3b).
En otros estudios realizados cuantificaron auxinas mediante el mismo método colorimétrico de Salkowski, con resultados que varían entre los 0.001 y 0.017 mg/mL para cepas de Bacillus spp. (Tejera et al., 2011). El AIA es uno de los metabolitos secundarios que producen algunas bacterias y es abundante durante la fase estacionaria del crecimiento celular (Wahyudi et al., 2011).
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
La producción de AIA se reveló a partir de 9 h de incubación, este tiempo de detección no está considerado por estudios preliminares que lo detectaron desde las 24 h de incubación considerando este tiempo suficiente para detectar Bacillus productores de AIA (Sosa et al., 2019). Por otra parte, se han detectado en especies de B. slamensis producción de AIA a las 96 horas de incubación en medio de cultivo líquido, además de la influencia de otros factores como la fuente de carbono y el pH (Suliasih & Widawati, 2020).
En la figura 7 se observa que la producción de AIA es estadísticamente diferente de acuerdo a la prueba de Tukey B, siendo a la temperatura de 30°C donde se produce más AIA (0.92 mg/mL). Esto se debe a que las enzimas encargadas de la biosíntesis de AIA de B. subtilis tienen una actividad optima a 30°C por lo cual se logra una mayor producción de la fitohormona. Sin embargo, a una temperatura de 28 y 32°C no hay diferencia significativa, 0.73 y 0.75 mg/mL respectivamente. Esto puede deberse a la degradación del AIA a las 32 °C por las enzimas AIA oxidasa y AIA peroxidasa, según los reportes de Kiruthika & Arunkumar (2021) donde se evaluó la producción de AIA con B. subtilis.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
IV. CONCLUSIONES
• La variación de la temperatura influyó en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis.
• De acuerdo a la evaluación del tiempo en la producción de ácido indolacético, se observó que la mayor producción de la fitohormona fue de 0.92 mg/mL a las 18 horas, a una temperatura de 30 °C.
• La producción más alta de ácido indolacético se da a la temperatura de 29 y 30 °C, mientras que la menor producción se da a 28 y 32 °C
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
V. RECOMENDACIONES
• Evaluar la producción de ácido indolacético considerando otros factores como pH, fuentes de carbono y nitrógeno.
• Probar la acción de ácido indolacético en el desarrollo y crecimiento de plantas.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Anguiano, J., Flores, A., Olalde, V., Arredondo, R. & Laredo, E. (2019).
Evaluation of Bacillus subtilis as promoters of plant growth. Revista Bio Ciencias, 6(418),1-13.
Angulo, V., Sanfuentes, E., Rodríguez, F. & Sossa, K. (2014). Caracterización de rizobacterias promotoras de crecimiento en plántulas de Eucalyptus nitens.
Revista Argentina de Microbiología, 46(4): 338-347.
Altuna, B., Michelena, G., Castillo, G., Eng, F., Legra, S. & Armenteros, S.
(2006). Evaluación de diferentes sistemas de fermentación para la producción de ácido indolacético por Rhizobium sp. Rev. ICIDCA, 40(3), 45-50.
Castañeda, E. & Consuelo, L. (2016). Evaluación del crecimiento de cuatro especies del genero Bacillus sp., primer paso para entender su efecto biocontrolador sobre Fusarium sp. Rev. NOVA, 13(26),53-65.
Erturk, Y., Ercisli, S., Haznedar, A. & Cakmakci, R. (2010). Effects of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on rooting and root growth of kiwifruit (Actinidia deliciosa) etem cuttings. Biol Res, 43: 91-98.
Gómez, J. (1999). Variación de la concentración de aminoácidos obtenidos a partir de la fermentación de suero láctico con Kluveromyces fragilis. [Tesis
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
para optar el grado de bachiller en Farmacia y Bioquímica]. Universidad Nacional de Trujillo. Perú.
Indah, T., Rusman, Hanim, C., & Zuprizal (2017). Effect of pH and Temperature on Bacillus subtilis FNCC 0059 Oxalate Decarboxylase Activity. Pakistan journal of biological sciences: PJBS, 20(9), 436–441.
Koua, S., N’golo, D., Alloue-Boraud, W., Konan, F., & Dje, K. (2020). Bacillus subtilis strains isolated from cocoa trees (Theobroma cacao L.) rhizosphere for their use as potential plant growth promoting rhizobacteria in Cote d’Ivoire. Current Microbiology, 77, 2258-2264.
Lara, C., Oviedo, L. & Alemán, A. (2011). Aislados nativos con potencial en la producción de ácido indolacético para mejorar la agricultura. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial, 9(1), 17-23.
Lara, C., Oviedo, L., & Betancur, C. (2011). Bacterias nativas con potencial en la producción de ácido indolacético para mejorar los pastos. Zootecnia tropical, 29(2), 187-194.
Madigan, M., Martinko, J. & Parker, J. (2004). Brock. Biología de los Microorganismos. Décima Edición. Madrid
Mantilla, M. (2007). Evaluación de la acción de un bioinoculante sobre un cultivo de crisantemo (Chrysanthemum morifolium var. yoko ono) en período de
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
enraizamiento [Tesis de pregrado]. Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia.
Mohite, B., 2013. Isolation and characterization of indole acetic acid (IAA) producing bacteria from rhizospheric soil and its effect on plant growth.
Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 13(3), pp.638–649.
Ortiz, M., Hernández, J., Valenzuela, B., De los Santos, S., Rocha, M. &
Santoyo, G. (2018). Diversidad de bacterias endófitas cultivables asociadas a plantas de arándano (Vaccinium corymbosum L.) cv. Biloxi con actividades promotoras del crecimiento vegetal. Chilean J. Agric. Anim. Sci. Ex Agro- ciencia, 34(2): 140-151.
Prado, A. (2014). Optimización de la producción de ácido indolacético por bacterias promotoras de crecimiento y evaluación de su efectividad biológica en papa (Solanum tuberosum var. Alpha) (No. SB608. P8. P72 2013.).
Kiruthika, S., & Arunkumar, M. (2021). A Comprehensive Study on IAA production by Bradyrhizobium japonicum and Bacillus subtilis and Its Effect on Vigna radiata Plant Growth. Indian Journal of Agricultural, 55(5), 570-576.
Sosa, M., Ruiz, E., Tun, J., Pinzón, L. & Reyes, A. (2019). Germinación, crecimiento y producción de glucanasas en Chapiscan chinense Jacq.
Inoculadas con Bacillus spp. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios.
6(16):137-143.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Vega, P., Canchignia, H., Gonzáles, M. & Seeger, M. (2016). Revisión Bibliográfica. Biosíntesis de ácido indol-3-acético y promoción del crecimiento de plantas por bacterias. Cultivos Tropicales, 37:33-39.
Suliasih, & Widawati, S. (2020). Isolation of indole acetic acid (IAA) producing bacillus siamensis from peat and optimization of the culture conditions for maximum IAA production. Paper presented at the IOP Conference Series:
Earth and Environmental Science, 572(1),1-11.
Tejera, B., Rojas, M. M., & Heydrich, M. (2011). Potencialidades del género Bacillus en la promoción del crecimiento vegetal y el control biológico de hongos fitopatógenos. Revista CENIC Ciencias Biológicas, 42(3), 131–138.
Torres, B. (1997). Metodología de la investigación científica. (5a ed.) Lima, Perú:
San Marcos.
Vico, S. (2017). Factores abióticos que afectan la biosíntesis de ácido indolacético en bacterias endófitas de maíz.
Villarreal, M., Villa, E., Cira, L., Estrada, M., Parra, F., & De los Santos Villalobos, S. (2018). El género Bacillus como agente de control biológico y sus implicaciones en la bioseguridad agrícola. Revista mexicana de fitopatología: la revista oficial de la Sociedad Mexicana de Fitopatología, 36(1), 95–130.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Wagi, S., & Ahmed, A. (2019). Bacillus spp.: potent microfactories of bacterial IAA. PeerJ, 7, e7258. https://doi.org/10.7717/peerj.7258
Wayne, D. (2002). Bioestadística. Base para el análisis de las ciencias de la salud.
Cuarta edición.
Wahyudi, A., Astuti, R., Widyawati, A., Meryandini, A. & Nawangsih, A.
(2011). Characterization of Bacillus sp. strains isolated from rhizosphere of soybean plants for their use as potential plant growth for promoting Rhizobacteria. Journal of Microbiology and Antimicrobials 3: 34-40.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
ANEXOS
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 1. Cepa de Bacillus subtilis en agar nutritivo incubado a 30°C.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 2. Reactivación de Bacillus subtilis en agar nutritivo incubado a 30°C.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 3. Biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115
.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 4. Recuento de B. subtilis después de 18 horas de incubación a distintas temperaturas, 28, 29, 30 y 32 °C.
Recuento de colonias (UFC /mL)
código 0h 3h 6h 9h 12h 15h 18h
T28 5.16E+06 5.43E+06 6.57E+06 3.45E+07 4.56E+07 5.79E+08 7.15E+08 T29 4.98E+06 6.98E+07 8.62E+07 7.48E+08 1.15E+09 2.25E+09 6.55E+09 T30 5.06E+06 6.53E+07 8.68E+07 2.04E+08 3.35E+09 5.89E+09 8.14E+10 T32 5.47E+06 5.21E+06 7.23E+07 2.24E+08 3.11E+08 5.97E+08 8.25E+08
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 5. Curva patrón de AIA y absorbancia promedio de las muestras.
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
Anexo 6. Muestras que se utilizaron para conocer su densidad óptica
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO DECLARACIÓN JURADA
Los autores suscritos en el presente documento DECLARAMOS BAJO JURAMENTO que somos los autores responsables legales de la calidad y originalidad del contenido del proyecto de investigación científica, así como, del informe de la investigación científica realizado.
TITULO: Influencia de la temperatura en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis en un biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA INFORME DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ( ) TRABAJO DE INVESTIGACIÓN (PREGRADO) ( ) PREGRADO
PROYECTO DE TESIS PREGRADO ( ) TESIS PREGRADO ( )
PROYECTO DE TESIS MAESTRIA ( ) TESIS MAESTRÍA ( X )
PROYECTO DE TESIS DOCTORADO ( ) TESIS DOCTORADO ( )
El equipo investigador integrado por:
N° APELLIDOS Y NOMBRES FACULTAD
CONDICIÓN (NOMBRADO, CONTRATADO, MERITO, estudiante,
OTROS)
CÓDIGO docente Número de matrícula
del estudiante
Autor coautor
asesor
1 Salvatierra Espinola, Waldo Franz Posgrado Estudiante 801150618 Autor
2 Leon Torres, Carlos Alberto Posgrado Nombrado 5790 Asesor
3 Bardales Vásquez, Cecilia Betzabet Posgrado Invitada - Coasesora
……… 70854519 FIRMA DNI
……… 18146806 FIRMA DNI
……… 18212192 FIRMA DNI
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
CARTA DE AUTORIZACIÓN DE PUBLICACIÓN DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN EN REPOSITORIO DIGITAL RENATI – SUNEDU
Trujillo,….. de………de…………
Los autores suscritos del INFORME DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA
Titulado: Influencia de la temperatura en la producción de ácido indolacético por Bacillus subtilis en un biorreactor automatizado Bioflo - Celligen 115
AUTORIZAMOS SU PUBLICACIÓN EN EL REPOSITORIO DIGITAL INTITUCIONAL, REPOSITORIO RENATI – SUNEDU, ALICIA-CONCYTEC, CON EL SIGUIENTE TIPO DE ACCESO:
A. Acceso abierto:
B. Acceso restringido (datos del autor y resumen del trabajo) C. No autorizo su publicación
Si eligió la opción restringido o No autoriza su publicación sírvase justificar
_______________________________________________________________________________
ESTUDIANTE DE PREGRADO: TRABAJO DE INVESTIGACIÓN TESIS
ESTUDIANTE DE POSGRADO: TESIS MAESTRIA TESIS DOCTORAL
DOCENTE: INFORME DE INVESTIGACIÓN OTROS
El equipo investigador integrado por:
N° APELLIDOS Y NOMBRES FACULTAD
CONDICIÓN (NOMBRADO, CONTRATADO, MERITO, estudiante,
OTROS)
CÓDIGO docente Número de matrícula
del estudiante
Autor coautor
asesor
1 Salvatierra Espinola, Waldo Franz Posgrado Estudiante 801150618 Autor
2 Leon Torres, Carlos Alberto Posgrado Nombrado 5790 Asesor
3 Bardales Vásquez, Cecilia Betzabet Posgrado Invitada - Coasesora
……… 70854519 FIRMA DNI
……… 18146806 FIRMA DNI
……… 18212192 FIRMA DNI Código ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9808-186X
Código ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7811-3676
x