Análisis filogenético de bacterias endosimbióticas de Genista numidica

Los rizobios son bacterias del suelo capaces de formar unas estructuras especializadas en raíces de leguminosas donde reducen dinitrógeno. Algunas de estas leguminosas, como Genista numidica Spach, juegan un importante papel ecológico y económico por la fertilización y la remediación de suelos áridos, lo que ha impulsado el estudio y la caracterización de los rizobios específicos. En la presente investigación se analizan 53 cepas de rizobios aisladas de nódulos de raíces de G. numidica de la costa de Argelia. La diversidad genética de los aislados se llevó a cabo mediante la secuenciación del gen 16S rRNA y del espacio intergénico (ITS), región situada entre los genes 16S y 23S rRNA. Los endosimbiontes de G. numidica muestran una gran diversidad filogenética. Las secuencias de los aislados mostraron proximidad a ?-proteobacterias (Bradyrhizobium sp, Sphingobium sp) y ?-proteobacterias.

Presencia de sistemas de secreción de patógenos en bacterias endosimbióticas aisladas de Lupinus de la península Ibérica

Los rizobios son bacterias endosimbióticas capaces de fijar nitrógeno en estructuras especializadas de leguminosas. Esta simbiosis es altamente específica y depende, entre otros factores, de la capacidad de los rizobios de secretar proteínas efectoras a las células vegetales. Se han descrito diferentes sistemas de secreción en patógenos animales y vegetales y posteriormente también se han encontrado en algunos rizobios. En este trabajo se presenta el estudio de varios sistemas de secreción identificados en dos cepas LmjC e ISLU101 aisladas de Lupinus marie-josephae y Lupinus angustifolius respectivamente. LmjC posee un sistema de secreción tipo III formado por agrupación de 33 genes cuya expresión dependería del activador transcripcional TtsI mediado a su vez por flavonoides secretados por la planta huésped. La cepa ISLU101 tiene dos sistemas de tipo VI de 19 y 16 genes cada uno. La importancia en la simbiosis de estos sistemas se está estudiando en estos momentos.

Caracterización de bacterias endosimbióticas de Cytisus triflorus, una leguminosa útil para la restauración de suelos en el norte de África

La restauración de suelos degradados y pobres del norte de África puede producirse gracias al crecimiento espontáneo de leguminosas arbustivas como Cytisus triflorus L¿Herit. Parte del éxito de esta planta se debe a que es capaz de formar nódulos en sus raíces ocupados por bacterias denominadas rizobios que aportan dinitrógeno atmosférico fijado a la planta a cambio de fotosintatos. En este trabajo se presenta la caracterización de 37 rizobios aislados de C. triflorus en el norte de Argelia. Se indica morfología y color de las colonias, tiempo de generación, capacidad de nodulación con distintas plantas hospedadoras y tipos de nódulos que forman.

Reintroducción del altramuz endémico valenciano Lupinus mariaejosephae mediante la inoculación de cepas seleccionadas de bacterias del género Bradyrhizobium

Lupinus mariae-josephae es un altramuz endémico de la provincia de Valencia de reciente descubrimiento para la ciencia. Se conocen solo 4 poblaciones, algunas con miles de individuos pero todas ellas con grandes fluctuaciones interanuales, tanto demográficas como de éxito reproductivo. Es por ello que está incluida en el Catálogo Valenciano de Especies de Flora Amenazadas como "Especie Vulnerable". Con finalidad conservacionista se realizó una reintroducción de la especie dentro de su área de distribución conocida. Para ello, se sembraron semillas del altramuz valenciano en 3 grupos (tratamientos) diferentes, 2 de ellos inoculados con sendas cepas de una bacteria simbionte fijadora de nitrógeno atmosférico del género Bradyrhizobium; al tercero no se le inoculó ninguna bacteria. La bacteria, específica de esta leguminosa, y las cepas, fueron aisladas, estudiadas y seleccionadas en investigaciones anteriores. Al final del ciclo biológico de la especie se valoró el éxito en la supervivencia y el éxito reproductivo encontrando resultados óptimos sobre todo para una de las cepas utilizadas (LmjC) que previamente ya había demostrado un comportamiento eficiente en condiciones controladas. Estos resultados serán de gran ayuda para el futuro establecimiento de nuevas poblaciones del altramuz valenciano, con la posible mejora de su estatus de amenaza.

Aislamiento y caracterización de bacterias endosimbióticas procedentes de suelos contaminados por cobre en Chile

El uso intensivo de compuestos de cobre como herbicidas y fungicidas provoca la contaminación de suelos de uso agrícola debido a la acumulación de este metal en las capas más superficiales del suelo. Se sabe que la presencia de cobre y otros metales pesados afecta negativamente a las interacciones simbióticas que se establecen entre bacterias diazotróficas de los géneros Rhizobium, Sinorhizobium y Bradyrhizobium y leguminosas de interés agrícola (Laguerre et al., 2006). El objetivo de este trabajo es estudiar la diversidad de cepas endosimbióticas de leguminosas en suelos agrícolas chilenos que presentan un elevado contenido en cobre como resultado de la contaminación con residuos de extracciones mineras. Además, se pretende caracterizar el nivel de resistencia a cobre en las cepas aisladas con objeto de identificar aquellas altamente eficientes que puedan ser utilizadas como inoculantes microbianos. Para ello, se han prospectado 9 suelos agrícolas de las regiones III, V y VI de Chile con contenidos muy variables de metales. Utilizando estos suelos como inóculos de plantas trampa de leguminosas se ha obtenido una colección de 362 cepas aisladas de nódulos de guisante (Pisum sativum), judía (Phaseolus vulgaris) y alfalfa (Medicago sativa). Los análisis filogenéticos y los ensayos de resistencia a cobre realizados han permitido caracterizar y seleccionar aquellas cepas con mayores niveles de resistencia a este metal. Los resultados demuestran que los suelos altamente contaminados por cobre poseen una menor diversidad de bacterias endosimbióticas; las cepas más resistentes han sido aisladas de los suelos con niveles de contaminación intermedia. Los análisis fenotípicos y moleculares realizados sobre las cepas más resistentes han demostrado la existencia de sistemas de resistencia a cobre inducibles por este metal y potencialmente implicados en su homeostasis.

Simulación de evolución dirigida de bacteriófagos en poblaciones de bacterias en 2D

The research group is currently developing a biological computing model to be implemented with Escherichia Coli bacteria and bacteriophages M13, but it has to be modelled and simulated before any experiment in order to reduce the amount of failed attempts, time and costs. The problem that gave rise to this project is that there are no software tools which are able to simulate the biological process underlying that com- putational model, so it needs to be developed before doing any experimental implementation. There are several software tools which can simulate most of the biological processes and bacterial interactions in which this model is based, so what needs to be done is to study those available simulation tools, compare them and choose the most appropriate in order to be improved adding the desired functionality for this design. Directed evolution is a method used in biotechnology to obtain proteins or nucleic acids with properties not found in nature. It consists of three steps: 1) creating a library of mutants, 2) selecting the mutants with the desired properties, 3) replicating the variants identified in the selection step. The new software tool will be verified by simulating the selection step of a process of directed evolution applied to bacteriophages. ---ABSRACT---El grupo de investigación está desarrollando un modelo de computación biolóogica para ser implementado con bacterias Escherichia Coli y bacteriofagos M13, aunque primero tiene que ser modelizado antes de realizar cualquier experimento, de forma que los intentos fallidos y por lo tanto los costes se verán reducidos. El problema que dio lugar a este proyecto es la ausencia de herramientas software capaces de simular el proceso biológico que subyace a este modelo de computación biológica, por lo que dicha herramienta tiene que ser desarrollada antes de realizar cualquier implementación real. Existen varias herramientas software capaces de simular la mayoría de los procesos biológicos y las interacciones entre bacterias en los que se basa este modelo, por lo que este trabajo consiste en realizar un estudio de dichas herramientas de simulación, compararlas y escoger aquella más apropiada para ser mejorada añadiendo la funcionalidad deseada para este diseño. La evolución dirigida es un método utilizado en biotecnología para obtener proteínas o ácidos nucleicos con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. Este método consiste en tres pasos: 1) crear una librería de mutantes, 2) seleccionar los mutantes con las propiedades deseadas, 3) Replicar los mutantes deseados. La nueva herramienta software será verificada mediante la simulación de la selección de mutantes de un proceso de evolución dirigida aplicado a bacteriofagos.

Eliminación de nutrientes mediante tratamientos biopelícula : corrientes actuales y necesidades de investigación

Los tratamientos biopelícula fueron unos de los primeros tratamientos biológicos que se aplicaron en las aguas residuales. Los tratamientos biopelícula presentan importantes ventajas frente a los cultivos en suspensión, sin embargo, el control de los tratamientos biopelícula es complicado y su modelización también. Las bases teóricas del comportamiento de las biopelículas empezaron a desarrollarse fundamentalmente a partir de los años 80. Dado que el proceso es complejo con ecuaciones de difícil resolución, estas conceptualizaciones han sido consideradas durante años como ejercicios matemáticos más que como herramientas de diseño y simulación. Los diseños de los reactores estaban basados en experiencias de plantas piloto o en comportamientos empíricos de determinadas plantas. Las ecuaciones de diseño eran regresiones de los datos empíricos. La aplicabilidad de las ecuaciones se reducía a las condiciones particulares de la planta de la que provenían los datos empíricos. De tal forma que existía una gran variedad y diversidad de ecuaciones empíricas para cada tipo de reactor. La investigación médica durante los años 90 centró su atención en la formación y eliminación de las biopelículas. Gracias al desarrollo de nuevas prácticas de laboratorio que permitían estudiar el interior de las biopelículas y gracias también al aumento de la capacidad de los ordenadores, la simulación del comportamiento de las biopelículas tomó un nuevo impulso en esta década. El desarrollo de un tipo de biopelículas, fangos granulares, en condiciones aerobias realizando simultaneamente procesos de eliminación de nutrientes ha sido recientemente patentado. Esta patente ha recibido numerosos premios y reconocimientos internacionales tales como la Eurpean Invention Award (2012). En 1995 se descubrió que determinadas bacterias podían realizar un nuevo proceso de eliminación de nitrógeno denominado Anammox. Este nuevo tipo de proceso de eliminación de nitrógeno tiene el potencial de ofrecer importantes mejoras en el rendimiento de eliminación y en el consumo de energía. En los últimos 10 años, se han desarrollado una serie de tratamientos denominados “innovadores” de eliminación de nutrientes. Dado que no resulta posible el establecimiento de estas bacterias Anammox en fangos activos convencionales, normalmente se recurre al uso de cultivos biopelícula. La investigación se ha centrado en el desarrollo de estos procesos innovadores en cultivos biopelícula, en particular en los fangos granulares y MBBR e IFAs, con el objeto de establecer las condiciones bajo las cuales estos procesos se pueden desarrollar de forma estable. Muchas empresas y organizaciones buscan una segunda patente. Una cuestión principal en el desarrollo de estos procesos se encuentra la correcta selección de las condiciones ambientales y de operación para que unas bacterias desplacen a otras en el interior de las biopelículas. El diseño de plantas basado en cultivos biopelícula con procesos convencionales se ha realizado normalmente mediante el uso de métodos empíricos y semi-empíricos. Sin embargo, los criterios de selección avanzados aplicados en los Tratamientos Innovadores de Eliminación de Nitrógeno unido a la complejidad de los mecanismos de transporte de sustratos y crecimiento de la biomasa en las biopelículas, hace necesario el uso de herramientas de modelización para poder conclusiones no evidentes. Biofilms were one of the first biological treatments used in the wastewater treatment. Biofilms exhibit important advantages over suspended growth activated sludge. However, controlling biofilms growth is complicated and likewise its simulation. The theoretical underpinnings of biofilms performance began to be developed during 80s. As the equations that govern the growth of biofilms are complex and its resolution is challenging, these conceptualisations have been considered for years as mathematical exercises instead of practical design and simulation tools. The design of biofilm reactors has been based on performance information of pilot plants and specific plants. Most of the times, the designing equations were simple regressions of empirical data. The applicability of these equations were confined to the particular conditions of the plant from where the data came from. Consequently, there were a wide range of design equations for each type of reactor During 90s medical research focused its efforts on how biofilm´s growth with the ultimate goal of avoiding it. Thanks to the development of new laboratory techniques that allowed the study the interior of the biofilms and thanks as well to the development of the computers, simulation of biofilms’ performance had a considerable evolution during this decade. In 1995 it was discovered that certain bacteria can carry out a new sort of nutrient removal process named Anammox. This new type of nutrient removal process potentially can enhance considerably the removal performance and the energy consumption. In the last decade, it has been developed a range of treatments based on the Anammox generally named “Innovative Nutrient Removal Treatments”. As it is not possible to cultivate Anammox bacteria in activated sludge, normally scientists and designers resort to the use of biofilms. A critical issue in the development of these innovative processes is the correct selection of environment and operation conditions so as to certain bacterial population displace to others bacteria within the biofilm. The design of biofilm technology plants is normally based on the use of empirical and semi-empirical methods. However, the advanced control strategies used in the Innovative Nutrient Removal Processes together with the complexity of the mass transfer and biomass growth in biofilms, require the use of modeling tools to be able to set non evident conclusions.

Bacterias anaeróbias como fábricas celulares: produção de hidrogénio e butirato por clostridium sp.

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Aplicación biotecnológica de bacterias rizosféricas: elicitación de sistemas defensivos sistémicos en relación con la producción de compuestos con interés farmacológico y alimentario

Esta memoria se basa en la hipótesis del papel fundamental que el sistema microbiano asociado al sistema radical de las plantas tiene sobre el metabolismo vegetal y las consiguientes aplicaciones de los productos derivados del mismo. El sistema rizosférico microbiano, el microbioma rizosférico cumple un papel fundamental para que la planta consiga mejorar sus capacidades de adaptación a un ambiente cambiante. En el capítulo 2 se exponen de manera enlazadas hipótesis sucesivas que pretenden evidenciar el potencial de aplicación de las bacterias asociadas a la planta y los distintos enfoques de aplicación biotecnológicos. En primer lugar, se plantea el uso de la rizosfera como fuente de microorganismos especialmente adaptados a la interacción del sistema planta/microorganismos. Un sistema en el que la presión selectiva definida por la planta condiciona el tipo de microorganismos, su diversidad y en definitiva la estructura de las comunidades microbianas que se desarrollan en este ecosistema. Sobre la hipótesis de la capacidad de selección de microorganismos por la planta, primero se busca una planta que aporte una serie de factores de presiónselección. La planta se elige en base a criterios filogenéticos y metabólicos (metabolismo secundario muy activo). Nicotiana glauca, es una Solanacea, de la misma familia que especies con gran interés alimentario, como el tomate, Solanum lycopersicum, la patata, Solanum tuberosum o el pimiento, Capsicum annum. Se selecciona esta planta como sujeto de muestreo rizosférico, en busca de un microbioma cultivable y con aplicaciones por sus aportaciones beneficiosas en la interacción. A continuación, sobre las casi mil cepas aisladas de la rizosfera, a lo largo de dos años, en tres suelos de características muy diferentes, se realiza un ensayo previo de actividades con potencial para incidir favorablemente sobre la salud de la planta. Las cepas se seleccionan sobre la base de un screening a gran escala en el que se intenta absorber la máxima variabilidad genética de los microorganismos que se desarrollan en el sistema rizosférico de Nicotiana glauca y pasan a estudiarse por su capacidad para inducir resistencia sistémica y efectos sobre el crecimiento en plantas de tomate, especie elegida como modelo de trabajo...

Análisis de bacterias patógenas en “Sardina” salada-seca (Orden Clupeiformes) procesada artesanalmente en la Bahía de Jiquilisco

En este estudio se determinaron los niveles de Staphylococcus aureus, Escherichia coli y Salmonella spp. En “sardinas” saladas-secas procesada artesanalmente en la Bahía de Jiquilísco, El Salvador; como lo dicta el Reglamento Técnico Centroamericano (RTCA) 67.04.50:08 de Alimentos. Dicho estudio fue realizado, con la finalidad de afirmar o negar la efectividad del salado como método de preservación, con respecto a la inhibición de bacterias patógenas en dicho producto (analizando “sardinas” frescas como saladas-secas). Los resultados obtenidos de un total de 15 muestras de “sardinas” frescas y 15 “sardinas” saladas-secas en los meses de abril-junio, reflejaron que con base a los niveles de Salmonella spp. (Presencia de esta bacteria), Escherichia coli (> 3NMP/gr.) detectados en el proceso artesanal de las “sardinas” la cantidad de muestras superan el límite máximo permisible requerido por el RTCA, afirmando que su calidad sanitaria no es apta para el consumo humano; aunque los niveles de Staphylococcus aureus hayan sido <102 UFC/gr. Esta contaminación fecal puede ocurrir por la falta de aplicación de las Buenas Prácticas de Higiene, que durante todo el proceso de salado y secado de las “sardinas” no se emplearon en ningún momento durante el proceso, al igual que algunos posibles factores que influyeron en estos resultados, fueron la contaminación orgánica por los desagües residuales de afluentes de zonas aledañas, por la acción antropogénica, actividades ganaderas, etc.

Bacterias oportunistas causantes de infecciones oculares

Bogotá (Colombia): Universidad de la Salle. Programa de Optometría

Caracterización de bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero

La actividad industrial y el desarrollo material y económico, han traído como consecuencia la contaminación del aire, agua y el suelo; lo que ocasiona modificaciones físicas químicas y biológicas que han producido un deterioro en la calidad del agua, dando como resultado problemas de contaminación que afectan tanto la productividad de los sistemas como la salud humana. A las aguas de composición variada provenientes de uso municipal, industrial, comercial, agrícola, pecuario, o de cualquier otra índole, ya sea privada o pública que han sufrido una degradación o alteración en su calidad original se le conoce como agua residual. Este trabajo tiene como objetivo “Caracterizar las bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero” para ello se estudió durante varios meses los parámetros físico-químicos y biológicos para poder así controlar de las bacterias filamentosas y así evitar en un futuro problemas de operación o poder controlar su crecimiento y por ende, ecológicos dentro del sistema de lodos activados. La identificación se realizó tomando muestras en el reactor aerobio y realizándole la tinción de Gram para posteriormente ser vistos en un microscopio de una resolución de 100x; luego se caracterizaron las bacterias juntas con los parámetros de operación del tanque de lodos por muestra y los resultados encontrados fueron la presencia de filamentos Microtrix Parvicella, Tipo 021N, y Sp1 (llamada así por no ser identificada, ni encontrada en la literatura), esta es una nueva especie encontrada, ya que es propia de este reactor aerobio y crecen principalmente en aguas cerveceras y por deficiencia de nutrientes en el sistema. Este trabajo nos permitió conocer la dinámica que existe entre los parámetros fisicoquímicos y los microorganismos que se encuentran en un biorreactor Aerobio. Esto nos llevó a comprender mejor el funcionamiento de estos sistemas dentro de plantas de aguas residuales de tipo industrial. ABSTRACT Industrial activity and the physical and economic development have resulted in contamination of air, water and soil, causing physical chemical and biological changes that have produced deterioration in water quality, resulting in pollution problems affects the productivity of the systems and human health. A varied composition waters from municipal, industrial, commercial, agricultural, livestock, or any other use, whether private or public who have suffered a degradation or alteration in their original quality is known as residual water. This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological within the activated sludge system. This work allowed us to understand the dynamics between physicochemical parameters and microorganisms found in an aerobic bioreactor. This led us to better understand the operation of these systems within plants industrial wastewater.

Determinación de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos en agua de consumo humano en la Colonia Los Naranjos, Apopa, San Salvador.

Con el objetivo de determinar parámetros fisicoquímicos y microbiológicos en agua de consumo humano en la colonia Los Naranjos, Apopa, San Salvador. Se tomaron por triplicado 8 muestras para cumplir con los requerimientos de las pruebas físicas, químicas y microbiológicas en dos tiempos distintos, época seca y lluviosa. Tomando en cuenta la distribución del sistema de agua potable, los puntos de muestreo se ubicaron al principio en medio y al final del pasaje. La calidad del agua se determinó mediante la evaluación de parámetros organolépticos y físicos (color, olor, sabor,. pH, temperatura, sólidos totales disueltos), químicos (dureza total, hierro, manganeso arsénico y plomo) y microbiológicos (bacterias coliformes totales, coliformes fecales, Escherichia coli, recuento total de bacterias heterótrofas, aerobias mesófilas y organismo patógeno Pseudomonas aeruginosa), tomando como referencia lo establecido en la American Public Health Association (APHA). Luego se compararon los resultados con los límites máximos permitidos por la Norma Salvadoreña Obligatoria NSO 13.07.01:08 para agua y agua potable. Posterior a la realización de los análisis se determinó tanto en época lluviosa como en época seca que el agua de grifo cumple con los límites máximos establecidos para los parámetros físicos, organolépticos y microbiológicos seleccionados, caso contrario ocurre con los resultados obtenidos en análisis del parámetro químico arsénico ya que 8 grifos que representan el 50% de los grifos muestreados en época seca y los 8 grifos que representan 100% de los grifos muestreados en época lluviosa sobrepasan los límites máximos permisibles de arsénico según la Norma Salvadoreña Obligatoria NSO 13.07.01:08, Agua. Agua potable. Por lo tanto, el agua de grifo de la colonia Los Naranjos de Apopa no es apta para el consumo humano y representa un riesgo a la salud de la población, debido a los niveles elevados de arsénico encontrados en ambos épocas de muestreo. La exposición prolongada al arsénico a través del consumo de agua y alimentos contaminados puede causar cáncer y lesiones cutáneas. Los resultados de esta investigación se dieron a conocer a la Alcaldía Municipal de Apopa a través de un informe.