Estudio de una estrategia alternativa de ingeniería genética para incrementar la fijación biológica de nitrógeno atmosférico

Para satisfacer los altos rendimientos que impulsan la agricultura moderna la aplicación de fertilizantes nitrogenados ha sido fundamental. Dado que la base de la producción industrial de los fertilizantes químicos esta basado en el uso de combustibles fósiles, estos, actualmente, incrementan el costo económico debido a la disminución constante de las reservas de petróleo. Además, dada la baja eficiencia en el uso del fertilizante aplicado por parte de las plantas y el alto impacto ambiental debido a la emisión de óxido nitroso, resulta necesario emprender la búsqueda de nuevas estrategias para aumentar la concentración del nitrógeno fijado. Una de las propuestas para disminuir la aplicación de fertilizantes es el uso de microorganismos fijadores de nitrógeno; que ya son ampliamente utilizados en leguminosas por su capacidad de establecer asociaciones simbióticas; las cuales, lamentablemente, aún no han sido encontradas entre los principales cultivos de cereales. El objetivo del presente trabajo es la producción de una técnica de ingeniería genética que permita obtener bacterias fijadoras de nitrógeno recombinantes capaces de asociarse a distintos cultivos vegetales incrementando la productividad de los mismos. Para ello, los genes que sintetizan la nitrogenasa (nif), que están co-localizados en una isla genómica, en Pseudomonas stutzeri A1501 se transfirieron, vía el cósmido recombinante X940, a un promotor del crecimiento vegetal, Pseudomonas protegens Pf-5. La bacteria recombinante obtenida, P. protegens Pf-5 X940, fue capaz de crecer en medios de cultivo deficientes en nitrógeno o con el agregado de amonio; mostró una alta actividad nitrogenasa, liberando al medio de cultivo cantidades significativas de amonio y presentó expresión de los genes nif, sugiriendo que el proceso de fijación, en esta bacteria, es constitutivo. Las inoculaciones de especies vegetales (arabidopsis, alfalfa, festuca alta y maíz) con Pf-5 X940 aumentaron la concentración de amonio en el suelo y la productividad de las plantas en condiciones deficientes de nitrógeno. Estos resultados inician un nuevo camino hacia la producción efectiva de inoculantes recombinantes para la fijación de nitrógeno en un amplio rango de cultivos

Estudio de una estrategia alternativa de ingeniería genética para incrementar la fijación biológica de nitrógeno atmosférico

Para satisfacer los altos rendimientos que impulsan la agricultura moderna la aplicación de fertilizantes nitrogenados ha sido fundamental. Dado que la base de la producción industrial de los fertilizantes químicos esta basado en el uso de combustibles fósiles, estos, actualmente, incrementan el costo económico debido a la disminución constante de las reservas de petróleo. Además, dada la baja eficiencia en el uso del fertilizante aplicado por parte de las plantas y el alto impacto ambiental debido a la emisión de óxido nitroso, resulta necesario emprender la búsqueda de nuevas estrategias para aumentar la concentración del nitrógeno fijado. Una de las propuestas para disminuir la aplicación de fertilizantes es el uso de microorganismos fijadores de nitrógeno; que ya son ampliamente utilizados en leguminosas por su capacidad de establecer asociaciones simbióticas; las cuales, lamentablemente, aún no han sido encontradas entre los principales cultivos de cereales. El objetivo del presente trabajo es la producción de una técnica de ingeniería genética que permita obtener bacterias fijadoras de nitrógeno recombinantes capaces de asociarse a distintos cultivos vegetales incrementando la productividad de los mismos. Para ello, los genes que sintetizan la nitrogenasa (nif), que están co-localizados en una isla genómica, en Pseudomonas stutzeri A1501 se transfirieron, vía el cósmido recombinante X940, a un promotor del crecimiento vegetal, Pseudomonas protegens Pf-5. La bacteria recombinante obtenida, P. protegens Pf-5 X940, fue capaz de crecer en medios de cultivo deficientes en nitrógeno o con el agregado de amonio; mostró una alta actividad nitrogenasa, liberando al medio de cultivo cantidades significativas de amonio y presentó expresión de los genes nif, sugiriendo que el proceso de fijación, en esta bacteria, es constitutivo. Las inoculaciones de especies vegetales (arabidopsis, alfalfa, festuca alta y maíz)con Pf-5 X940 aumentaron la concentración de amonio en el suelo y la productividad de las plantas en condiciones deficientes de nitrógeno. Estos resultados inician un nuevo camino hacia la producción efectiva de inoculantes recombinantes para la fijación de nitrógeno en un amplio rango de cultivos

Efectos de ácidos orgánicos y etanol en el proceso de fijación de nitrógeno atmosférico en el suelo

p.31-35

Respuestas morfológico-fisiológicas ante distintos tipos e intensidades de estrés en dos especies patagónicas del genéro Nothofagus con aptitud comercial

Algunas especies nativas andino - patagónica poseen alto valor maderero. La utilización de las mismas en cultivo requiere del conocimiento de su respuesta fisiológica y morfológica frente a factores ambientales generadores de estrés (hídrico, lumínico y térmico) en zonas potenciales de plantación. El presente trabajo, tuvo como objetivo generar conocimiento acerca de los mecanismos ecofisiológicos en respuesta a dichos factores de estrés en plantines de dos especies nativas: Nothofagus nervosa y N. obliqua. Los experimentos de estrés hídrico mostraron que ambas especies poseen, a bajos niveles de contenido hídrico, mecanismos anisohídricos de regulación del potencial mínimo, pero con un estricto cierre estomático ante aumentos del déficit de presión de vapor atmosférico. Los mayores valores de conductividad hidráulica máxima y menor vulnerabilidad a la cavitación del tallo sugieren que, ante condiciones de escaso déficit hídrico en suelo pero alta demanda evaporativa, N. obliqua poseería una ventaja comparativa frente a N. nervosa. En respuesta a la radiación, ambas especies respondieron mejor a condiciones intermedias de sombra. Se observó una alta incidencia de muerte apical ante condiciones de alta irradiancia. El principal mecanismo de aclimatación ante estas condiciones se relacionaría con la producción de hojas preformadas y neoformadas, presentando estas últimas una ventaja funcional en relación al grado de aclimatación. En relación a la temperatura, N. obliqua mostró un mayor rango de temperaturas óptimas para la fotosíntesis, sugiriendo una mayor adaptación a condiciones climáticas variables. El óptimo fotosintético se encuentra por encima de las actuales temperaturas medias, por lo que, las dos especies se verían beneficiadas ante escenarios climáticos con aumento de la misma, siempre que no haya déficit hídrico. Los resultados de esta tesis contribuyen a entender la distribución restringida de ambas especies en el NO de la Patagonia argentina donde la variación ambiental es grande en cortas distancias. Si bien existe aún incertidumbre, con el estado actual del conocimiento, N. obliqua parecería poseer una mayor potencialidad de crecimiento que N. nervosa en respuesta a los distintos factores de estrés considerados.

Respuestas morfológico-fisiológicas ante distintos tipos e intensidades de estrés en dos especies patagónicas del genéro Nothofagus con aptitud comercial

Algunas especies nativas andino - patagónica poseen alto valor maderero. La utilización de las mismas en cultivo requiere del conocimiento de su respuesta fisiológica y morfológica frente a factores ambientales generadores de estrés (hídrico, lumínico y térmico)en zonas potenciales de plantación. El presente trabajo, tuvo como objetivo generar conocimiento acerca de los mecanismos ecofisiológicos en respuesta a dichos factores de estrés en plantines de dos especies nativas: Nothofagus nervosa y N. obliqua. Los experimentos de estrés hídrico mostraron que ambas especies poseen, a bajos niveles de contenido hídrico, mecanismos anisohídricos de regulación del potencial mínimo, pero con un estricto cierre estomático ante aumentos del déficit de presión de vapor atmosférico. Los mayores valores de conductividad hidráulica máxima y menor vulnerabilidad a la cavitación del tallo sugieren que, ante condiciones de escaso déficit hídrico en suelo pero alta demanda evaporativa, N. obliqua poseería una ventaja comparativa frente a N. nervosa. En respuesta a la radiación, ambas especies respondieron mejor a condiciones intermedias de sombra. Se observó una alta incidencia de muerte apical ante condiciones de alta irradiancia. El principal mecanismo de aclimatación ante estas condiciones se relacionaría con la producción de hojas preformadas y neoformadas, presentando estas últimas una ventaja funcional en relación al grado de aclimatación. En relación a la temperatura, N. obliqua mostró un mayor rango de temperaturas óptimas para la fotosíntesis, sugiriendo una mayor adaptación a condiciones climáticas variables. El óptimo fotosintético se encuentra por encima de las actuales temperaturas medias, por lo que, las dos especies se verían beneficiadas ante escenarios climáticos con aumento de la misma, siempre que no haya déficit hídrico. Los resultados de esta tesis contribuyen a entender la distribución restringida de ambas especies en el NO de la Patagonia argentina donde la variación ambiental es grande en cortas distancias. Si bien existe aún incertidumbre, con el estado actual del conocimiento, N. obliqua parecería poseer una mayor potencialidad de crecimiento que N. nervosa en respuesta a los distintos factores de estrés considerados.