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Fijación simbiótica de N2
atmosférico.
15/09/2011Universidad de la Empresa - Facultad de Ciencias Agrarias
1
MICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAAPLICADAAPLICADAAPLICADAAPLICADAAPLICADAAPLICADAAPLICADAAPLICADA
Ing. Agr. Alfredo O. SilvaIng. Agr. Alfredo O. Silva--RodríguezRodríguez
Introducción
Los seres vivos (plantas) (gran proporción de nitrógeno)
NO3– NH4
+ (proteínas)
descomposición (mineralización)
NO3–
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias2
Introducción
Los seres vivos (gran proporción de nitrógeno)
NO3– NH4
+
descomposición (mineralización)
NO3–
el amonio y el nitrato escorrentía y la infiltración
extremadamente solubles tiende a llevarlas al mar
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias3
Los océanosocéanos nitrógeno
los continentes continentes nitrógeno
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias4
Introducción
Los océanosocéanos nitrógeno
los continentes continentes nitrógeno
NH4 +
A) Fijación de nitrógeno A) Fijación de nitrógeno N2 NO3–
B) Desnitrificación NH4 + N2
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Ciencias Agrarias5
Introducción
(78 %)
reducción
anaerobiosis
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.
•• MétodoMétodo biológicobiológico de fijaciónfijación deldel NN22
atmosféricoatmosférico
•• bacteriasbacterias del género RhizobiumRhizobium,,
capaces de realizar un proceso de
simbiosissimbiosis, entre:
•• bacteriasbacterias y plantas de la familia Fabaceae
15/09/2011 6Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Flia: RhizobiaceaRhizobiacea
Géneros:
1)Rhizobium, 2) Bradyrhizobuim y 3)Azorhizobium
�En la mayoría de sistemas agrícolas, la fijaciónbiológica del N2 (fuentefuentefuentefuentefuentefuentefuentefuente primariaprimariaprimariaprimariaprimariaprimariaprimariaprimaria dededededededede NNNNNNNN22222222))))))))puede representar hasta el 80%.
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Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.
Leguminosa Bacteria
Soja Bradyrhizobium japonicum y Sinorhizobium fredii
Guisante Rhizobium leguminosarum bv. viciae
AlubiaRhizobium leguminosarum bv. phaseoli, R. etli y R.
tropici
Trébol Rhizobium leguminosarum bv. trifolii
Alfalfa Sinorhizobium meliloti
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Ciencias Agrarias8
• Se estima que esta puede oscilar entre:
1100-250 kg. N .ha-1 .año (FAO, 1995),dependiendo:
1. del nivel de fijación de la especie,
2. del cultivo,
3. condiciones del medio: suplemento de agua, inoculación, condiciones físicas del suelo y
químicas.
15/09/2011 9Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.
• Las especies del género Rhizobiumcrecen mejor sobre mediosmedios complejoscomplejos a25 a 30 oC, utilizando:
1. glucosa,
2. galactosa,
3. fructosa,
4. tiamina y
5. pentatenato de calcio.
6. Cationes: Fe, Mo, Ca, Mg, Zn
15/09/2011 10Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.Características de Rhizobium sp.
Alfalfa cultivada con o sinmolibdenomolibdeno (Mo)(Mo), unelemento esencial para lafijación de N (nitrogenasa) laenzima que cataliza la fijaciónde nitrógeno
Cuando faltafalta molibdenomolibdeno(Mo)(Mo) se forman másmásnódulosnódulos, pero son menosmenoseficienteseficientes..
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Ciencias Agrarias11
No Mo
• Soja cultivadas con o sin cobaltocobalto, un elemento esencial para la fijación de N debido a los requisitos del simbionte microbiano
• ( Bradyrhizobium japonicum).
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Ciencias Agrarias12
• La escasez de CaCa yy MgMg conduce a pérdidasmarcadas de viabilidadviabilidad dede loslos RhizobiosRhizobios..
• La deficiencia de cinc (ZnZn) tiene un efecto adverso sobre la nodulaciónnodulación
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Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.Características de Rhizobium sp.
• La asociación bacteriaasociación bacteria--planta planta induce en la planta el desarrollo de un nuevo órgano:desarrollo de un nuevo órgano:
�� el nóduloel nódulo. .
• Dentro de este sese crea el ambientecrea el ambiente necesario para la fijación de N2 atmosférico por la bacteria, que hace:
��a la planta a la planta independiente del nitrógeno independiente del nitrógeno del suelodel suelo. .
15/09/2011 14Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de N2 atmosférico.Características de Rhizobium sp.
• Según Aranda et al. (2000 b), lala selecciónselección dede
cepascepas bacterianasbacterianas con efecto aditivo seencuentra entre las tendencias actuales de labiotecnología agrícola.
15/09/2011 15Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Fijación simbiótica de NFijación simbiótica de N22 atmosférico.atmosférico.Características de Características de RhizobiumRhizobium sp.sp.
Factores que afectan la nodulación y
la fijación de N2 en las leguminosas.
•• EnEn loslos nódulosnódulos radicalesradicales de diversasleguminosas, se pueden detectar cuatro tipos dehormonas vegetales (fitohormonas):
•• auxinas,auxinas,•• citoquininascitoquininas,,•• giberelinasgiberelinas yy•• ácidoácido abscísicoabscísico• todas en > concentraciónconcentración que en las raíces
vecinas.
15/09/2011 16Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Factores que afectan la nodulación y
la fijación de N2 en las leguminosas.
• El funcionamiento de la plantaplanta hospedadorahospedadora yy lalabacteriabacteria puede describirse como unintercambiointercambio de::::::::
•• carbonocarbono,,,,,,,, suministrado por la planta y el
•• nitrógenonitrógeno, suministrado por los bacteriodes formadosen el tejido nodular.
15/09/2011 17Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
�Así el usouso dede inoculantesinoculantes a base de Rhizobium:
• reducen la aplicación de fertilizantes químicos,
• incrementan el contenido de N en el cultivo
• incrementan su peso seco y rendimiento
bajabaja susu costocosto dede producciónproducción y la contaminacióncontaminación
dede mantosmantos acuíferosacuíferos y suelossuelos,
• vital para una agriculturaagricultura sustentablesustentable.
15/09/2011 18Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Inoculación de leguminosas con Rhizobium
Resumen
Fijación biológica del nitrógeno
• La FBNFBN es un proceso exclusivo de algunosprocariotes (baterias)
•• NN22 amoniacoamoniaco proteínasproteínas
enzima nitrogenasa
15/09/2011 19Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Proceso de Fijación del Nitrógeno atmosférico
N2 NH3+ NO3
-
(NH4+)
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Ciencias Agrarias20
amonificación nitrificación
reducción oxidación
Proceso de Fijación del Nitrógeno atmosférico
N2 NH3+ NO3
-
(NH4+)
NH3+ NO2
- NO3-
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Ciencias Agrarias21
amonificación nitrificación
reducción oxidación
nitrito nitrato
nitritación nitratación
Bacterias:
a. Nitrosomonas
b. Nitrosococcus
Bacterias:
a. Nitrobacter
��LaLa asociaciónasociación sese iniciainicia concon elel procesoproceso dedeinfeccióninfección
1. Las bacterias son estimuladas por los exudadosexudados radicalesradicales
2.2. induceinduce unun alargamiento yy curvado de los pelospelos radicalesradicales
3. Se forma una estructura tubular
4. Esto se desarrolla en el punto de adhesión a la bacteria y
forma un canalcanal enen elel interiorinterior deldel pelopelo y Rhizobium es
conducido a través del cordón hasta la base del pelo
15/09/2011 22
A. El cordóncordón dede infeccióninfección atraviesa la pared de la célulacortical,
B. se establece el Rhizobium;
C. se engloba por la membrana plasmática del hospedero,lo que resulta en la formaciónformación deldel nódulonódulo.
15/09/2011 23Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Dinámica de formación de un nódulo en la raíz en una
leguminosa causado por Rhizobium.
Dinámica de formación de un nódulo en la raíz en una Dinámica de formación de un nódulo en la raíz en una
leguminosa causado por leguminosa causado por RhizobiumRhizobium..
15/09/2011 24Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Rhizobium libre
Rhizobium atraido
por el pelo radical
Inicio de la infección
Invación células de
raíz
Resultado se da la hipertrofiaradical y aparece el nódulo.
Rhizobios sin pared
(bacteroide ) en las células corticales fija N2
El nódulo con
leghemoglobina Fija
N2
• A pesar de que RhizobiumRhizobium eses unun habitantehabitante común enlos suelossuelos agrícolasagrícolas,
• frecuentemente susu poblaciónpoblación eses insuficienteinsuficiente parauna relación benéfica con la leguminosa o
15/09/2011 25Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Cuando los rhizobiosrhizobios nativosnativos NO fijancantidades suficientes de N2 para lasleguminosas,
• es necesario inocular la semilla a la siembra yasegurar la fijación biológica del N2.
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias26
InoculaciónInoculación
• Para mejorar el rendimiento de soya y otras
leguminosas, ha sido necesarionecesario seleccionarseleccionar
RhizobiosRhizobios nativosnativos altamentealtamente infectivoinfectivo yy
efectivoefectivo y
15/09/2011 27Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Inoculación
Pasturas de alfalfa:
importancia de una adecuada inoculación
15/09/2011 28Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Inoculación de Alfalfa
• A través de la simbiosis rizobio -leguminosadisminuye el consumo de N del suelo
• manteniendo la fertilidad del mismo.
15/09/2011 29Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
ALFALFA
• Esta leguminosa, Medicago sativa, es unaespecie de gran plasticidad
• que puede prosperar en regiones semiáridas,subhúmedas y húmedas.
Inoculación de Alfalfa
15/09/2011 30Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
ALFALFA
• Requiere de suelossuelos bienbien aireadosaireados yyprofundosprofundos
• está morfológicamorfológica yy fisiológicamentefisiológicamenteadaptadaadaptada para resistirresistir deficienciasdeficienciashídricashídricas prolongadas
• además está dotada de una raíz que lepermite penetrarpenetrar enen profundidadprofundidad enen elelperfilperfil deldel suelosuelo..
Inoculación de Alfalfa
15/09/2011 31Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Planta de Alfalfa
15/09/2011 32Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• La alfalfa puede producir entre 8 y 22 Ton. ha-1 año-1
de M.S. dependiendo de la disponibilidad hídrica delaño.
• Esto implica para contenidoscontenidos medios de
proteínaproteína del 2020%%,, un consumo cercano a los
500500 kgkg..haha--11..añoaño--11 dede nitrógenonitrógeno,
�Cuando se utiliza como forrajeforraje dede cortecorte,este N es posibles de ser exportados delárea de producción.
Inoculación de Alfalfa
15/09/2011 33Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Estos altosaltos requerimientosrequerimientos pueden
provocar una pérdidapérdida rápidarápida yy constanteconstante
dede lala fertilidadfertilidad nitrogenadanitrogenada deldel suelosuelo..
Inoculación de Alfalfa
15/09/2011 34Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• De nono disponerdisponer de nitrógeno por FBNFBN, elel
cultivocultivo lolo extraeráextraerá deldel suelosuelo, agotandoagotando sussusreservasreservas
• y si éstas reservas no están disponibles, elcultivo resentiráresentirá la producción
– de materia seca (MS ) y
– proteína bruta (PB).
Inoculación de Alfalfa
15/09/2011 35Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
RIZOBIOS
• Los rizobios son bacterias
Gram negativas
(Sinorhizobium meliloti)
• habitantes comunes del
suelo.
• Sin embargo no todos los
rizobios pueden formar
nódulos y/o fijar nitrógeno
con todas las leguminosas.
15/09/201136
• Las cepas más eficientes sonaquellas que tienen mayorcantidad de nódulos medianosy grandes, arracimados y/opalmados siendo rojos en suinterior,
• ubicados en raízraíz primariaprimaria ytienen rápidarápida y prolongadaprolongada fijaciónfijación.
• mayor producción de materia seca yde N total.
INOCULACION
15/09/2011 37Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Los rizobiosrizobios menosmenos eficienteseficientes tienen:
• nódulos más pequeños,
• ubicados en raíces secundarias y
• tienden a paralizar la FBN en etapas más tempranaspresentando en esos casos nódulos de coloracióncoloración verdeverde..
INOCULACION
15/09/2011 38Uiversidad de la Empresa Facultad de Ciencias Agrarias
• Los rizobiosrizobios menosmenos eficienteseficientes tienen:
• nódulos más pequeños,
• ubicados en raíces secundarias y
• tienden a paralizar la FBN en etapas más tempranaspresentando en esos casos nódulos de coloracióncoloración verdeverde..
• Los biotiposbiotipos ineficientesineficientes tienen:
• nódulos pequeños,
• Alargados
• interior blancosblancos.
• Estos no realizan la FBN y son consideradas cepasparásitas.
INOCULACION
15/09/2011 39Uiversidad de la Empresa Facultad de Ciencias Agrarias
• En el laboratorio se cultivan cepas deseadas,en fermentadores, a fin de incrementar sunúmero.
• Con este “caldo” se procede a la obtención dediferentes tipos de formulados.
• Estos productos inoculantes en el caso dealfalfa pueden presentarse como polvo.
• Como soportesoporte:: turba, dolomita o arcilla,
INOCULACION
15/09/2011 40Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Tipo de inoculantes
cultivoLíquidos sobre
semilla
Líquidos
para surco
Polvos
sobre semilla
Soja Nitragin CellTech S Nitragin CellTech SNitragin S, Soy
Select
Arveja / Vicia /
LentejaNitragin CellTech C Nitragin C
Maní Nitragin CellTech P
Alfalfa, MelilotusNitragin A, Cover
Tech
Tréboles Rojo y
BlancoNitragin B
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias41
• Sin importar la presentación, unun buenbuenproductoproducto inoculanteinoculante para alfalfa debe proveerabundanteabundante númeronúmero dede rizobiosrizobios porpor gramogramo dedeproductoproducto.
• La exigencia es de 1x109 rizobios por g deproducto a la elaboración y
• de 1x108 rizobios por g de producto alvencimiento de 66 mesesmeses.
INOCULACION
15/09/2011 42Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Al inocular debe incorporar una importante cantidad de rizobios por semilla.
• Por ejemplo para alfalfa son requeridos para una excelente nodulación
�más de 1.000 1.000 rizobiosrizobios por semillapor semilla..
INOCULACION
15/09/2011 43Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• El método empleado para agregar elinoculante debe permitir que todastodas laslassemillassemillas seansean inoculadasinoculadas
• Así al menos un 8080 %% dede laslas plantasplantas nacidasnacidas
serán noduladas con 3 o más nódulos sobre laparte superior de las raíces,
�luego de 25 días de nacidas.
INOCULACION
15/09/2011 44Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Por supuesto estos productosproductos debendeben estarestar
registradosregistrados, indicando:
1. número de lote,
2. fecha de elaboración y
3. fecha de vencimiento.
INOCULACION
15/09/2011 45Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Es fundamental leerleer y respetar laslas
condicionescondiciones dede usouso descriptas en el productoinoculante adquirido.
• Se debe lograr que todastodas laslas semillassemillas quedenqueden
cubiertascubiertas concon elel inoculanteinoculante, a fin de que cadauna de ellas disponga del número de rizobiosadecuado.
INOCULACION
15/09/2011 46Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
3 maneras de incorporar los 3 maneras de incorporar los rizobiosrizobios::
1) Inoculación convencional1) Inoculación convencional
• impregnación de la semilla con el inoculanteinoculante,según lo indicado por el fabricante.
•• métodométodo húmedohúmedo o enen pasta,pasta, el más recomendable,
• previamente se preparaprepara unauna pastapasta mezclandomezclando elel
inoculanteinoculante concon aguaagua azucaradaazucarada alal 1010%% (tibiatibia) o conel agregado de adhesivo provisto por el fabricante.
15/09/2011 47Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Inoculación convencional
• Esto debe realizarse:
•• evitandoevitando la exposición directa de luz (a la sombra) y el contacto con fertilizantes ácidos como superfosfato triple
• aplicando productos curasemillas compatibles con los rizobios (por ejemplo thiram y no captan)
15/09/2011 48Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
�Este sistema no asegura una altasupervivencia de los rizobios por la tanto lalasemillasemilla debe ser sembradasembradainmediatamenteinmediatamente aa lala aplicaciónaplicación..
• Tampoco protege a las rizobios en suelosácidos, que son muy sensible a la acidez.
Inoculación convencional
15/09/2011 49Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias50
Peletización
• Permite extender elel períodoperíodo dedesupervivenciasupervivencia dede loslos rizobiosrizobios sobresobre lalasemillasemilla y
• adecua la semilla al medio ambiente que larodea, lograndologrando unauna mejormejor implantaciónimplantacióndede lala praderapradera..
15/09/2011 51Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Ventajas
• mayor protecciónprotección enen suelossuelos ácidosácidos y
•• deficienciadeficiencia hídricahídrica en el momento de la
siembrasiembra,
• evita la germinación hasta que los niveles de
humedad no se eleven a valores cercanos a
capacidadcapacidad dede campocampo.15/09/2011
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Adhesivos:Adhesivos:
• goma arábiga,
• derivados de carboximetilcelulosa, etc. que
preparados no dañen al rizobio,
•• no debe diluirse no debe diluirse con agua clorada y
• con el pH ajustado entre 6,5 a 7,5.
Peletización
15/09/201153
• como polvo de recubrimiento, el carbonato de carbonato de calciocalcio extra liviano y precipitado es recomendable.
• 1º se agrega la mezcla del inoculante con el adhesivo sobre la semilla y
• 2º se agrega polvo de recubrimiento tratando de no superar en ningún caso el 30% del peso de la semilla
• (no más de 300 g de polvo por kg de semilla).
Peletización
15/09/2011 54Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• En caso del curasemilla se puede agregar en
una nueva capa separándolo del inoculante.
• Estas operaciones pueden hacerse en
mezcladorasmezcladoras dede cementocemento
Inoculación convencional
15/09/2011 55Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
•• Entre las fallas más comunesEntre las fallas más comunes se encuentra:
• Exceso de polvo de recubrimiento,
• adhesivomal preparado,
• excesiva pildorización que atenta incluso con la
germinación de la semilla, dado que esta última
necesita respirar.
•• Una buena Una buena peletizaciónpeletización puede almacenarse desde
poco días hasta un mes según calidad final del
pellet y el polvo usado.
Inoculación convencional
15/09/201156
Preinoculación y peletización
• Existen semillas inoculadas y peletizadaspreviamente por procesos industriales.
• Las semillas de alfalfa tratadas por este métodotienen una sobrevida de los rizobios prolongadaque supera largamente los 6 meses.
• Esto facilita los tiempos del productor.
• Las exigencias de calidad son más altas quelas mencionadas anteriormente.
15/09/2011 57Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Controles previos:
• Se realizan controles sobre el estado generalde la semilla, analizando:
• su poder germinativo (PG),
• viabilidad de la semilla,
• la presencia de malezas, etc.
15/09/2011 58Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Los suelos fértiles con moderada o altadisponibilidad de formas inorgánicas de N en elmomento de la siembra
• y/o importantes tasas de mineralización duranteel ciclo del cultivo
• afectan al establecimiento de la simbiosis yaque
• retardan el inicio de la nodulación y/o inhiben
el funcionamiento del sistema fijador
Limitaciones de la simbiosisLimitaciones de la simbiosis
15/09/2011 59Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Altas concentraciones de nitratos inhiben:
•• elel procesoproceso dede infección,infección,•• elel desarrollodesarrollo dede loslos nódulosnódulos yy•• lala actividadactividad nitrogenasanitrogenasa..
• Hay evidencia de que cuando la relación C/N esbaja retrasa la FBN.
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 60Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
��ParaPara lala plantaplanta, “es más económico”
tomar N del suelo y/o del fertilizante
que de la FBN.
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias61
Limitaciones de la simbiosis
•• LaLa simbiosissimbiosis eses sensiblesensible a condiciones deanegamientoanegamiento, con sólo 2-3 días deinundación se puede provocar una altaaltamortandadmortandad dede nódulosnódulos.
• La compactacióncompactación es una de las limitacioneslimitacionesmásmás frecuentesfrecuentes para el cultivo de alfalfa pormenormenor cantidadcantidad yy menormenor tamañotamaño dede nódulosnódulos.
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 62Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• En suelossuelos ácidosácidos, se ha observado bajabajarespuestarespuesta aa lala inoculacióninoculación debido a:
• limitada sobrevivenciasobrevivencia dede Sinorhizobium ..meliloti y
•• restriccionesrestricciones parapara lala asociaciónasociación simbióticasimbióticarizobio-alfalfa.
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 63Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Los efectos del estrésestrés hídricohídrico son directossobre la nodulación y la FBN:
• Las siembras en condiciones secasprovocan la mortandadmortandad dede bacteriasbacterias
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 64Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• La faltafalta dede aguaagua en:
A.A.etapasetapas tempranastempranas retrasaretrasa la apariciónde los nódulosnódulos y
B.B. enen etapasetapas reproductivasreproductivas limitalimita lalaFBNFBN, < rendimientos por < aporte de N parala formación de granos.
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 65Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Con temperaturastemperaturas bajasbajas se retrasa elproceso de infeccióninfección y la nodulaciónnodulación.
• Por lo contrario no todas las cepas de rizobiostoleran temperaturas superiores a los40ºC.
• La salinidad y la falta de aireación en elsuelo también influyen en forma negativasobre la simbiosis.
Limitaciones de la simbiosis
15/09/2011 66Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Competencia
• Las cepas introducidas por los inoculantespermanecenpermanecen enen elel suelosuelo despuésdespués deldel cultivocultivo.
• La repetida inoculación permite elestablecimientoestablecimiento dede poblacionespoblaciones dederizobiosrizobios enen loslos suelossuelos, “naturalizadasnaturalizadas”provenientes de las cepas inoculantes.
• Estas poblaciones varían entre 10 a más de 100.000 por g de suelo.
15/09/2011 67Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
•• EnEn algunasalgunas dede esasesas poblacionespoblaciones se harealizado un procesoproceso dede derivaciónderivacióngenéticagenética,,
• de tal manera que la cepacepa originaloriginalintroducida con alta eficiencia simbiótica, setransforman enen nuevasnuevas subcepassubcepas con unvariado grado de eficiencia.
Competencia
15/09/2011 68Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
• Las cepascepas deldel inoculanteinoculante compitencompitencontra los presentespresentes enen elel suelosuelo por laformación de los nódulos.
• Como consecuencia, se obtienen menosbeneficios con la inoculación ya qué lascepascepas deldel suelosuelo ocupanocupan lala mayormayorproporciónproporción dede loslos nódulosnódulos..
Competencia
15/09/2011 69Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Efectos sobre los rendimientos
El tipo de respuesta es dependiente de los antecedentes previosEl tipo de respuesta es dependiente de los antecedentes previos:
• antecedentes del cultivo de alfalfa
• del tipo de suelo, nivel de compactación, fertilidad,
• magnitud y calidad de las poblaciones de rizobios
capaces de nodular alfalfa y nivel de acidez.
• En suelos nuevos para alfalfa los efectos son
evidentes y con incrementos de rendimiento de MS y
PB que van desde el 20 al 200%.
15/09/2011 70Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
GRACIAS!
15/09/2011 71Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias
Fijación de nitrógeno por nono--leguminosasleguminosas
• La mayoría de los vegetales fijadores de nitrógeno son de las leguminosas: familia (Fabaceae),
• hay pocas plantas no leguminosas que pueden fijar nitrógeno.
• Hay géneros y familias de arbustos leñosos
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias72
• Estas plantas forman asociaciones conbacterias del género Frankia, y sonllamadas plantasplantas actinoricicasactinoricicas.
• La habilidad de fijar nitrógeno no estáuniversalmente presente en esas familias.
• Por ej., de 122 géneros en las Rosaceae, solo 4géneros fijan nitrógeno.
15/09/2011Uiversidad de la Empresa Facultad de
Ciencias Agrarias73
Fijación de nitrógeno por no-leguminosas
Familias Géneros
Betulaceae Alnus
CasuarinaceaeAllocasuarina, Casuarina,
Gymnostoma
Coriariaceae Coriaria
Datiscaceae Datisca
ElaeagnaceaeElaeagnus, Hippophae,
Shepherdia
Myricaceae Morella, Myrica, Comptonia
Rhamnaceae
Ceanothus, Colletia, Discaria,
Kentrothamnus, Retanilla,
Trevoa
RosaceaeCercocarpus, Chamaebatia,
Prusia, Dryas15/09/2011 74
Fijación de nitrógeno por no-leguminosas
• También hay algunas asociacionessimbióticas fijadorasfijadoras dede nitrógenonitrógeno concianobacterias (Nostoc). Incluye algunoslíquenes: Lobaria y Peltigera
• Azolla (Helecho mosquito)
• Cicadas
• Gunnera
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Fijación de nitrógeno por no-leguminosas
• También existe asociación entre bacterias fijadoras y
plantas del tipo gramíneas. cepas del genero Azospirillum
sp invaden los espacios entre células de la raíz pero sin
penetrar en las células vegetales.
• Algunos cultivos que se pueden beneficiar de este tipo de
asociaciones son:
• Caña de azúcar, Sorgo, Arroz, Trigo, Maíz, Tabaco y papa
• Girasol y algodon
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Fijación de nitrógeno por no-leguminosas
• La utilización de inoculantesinoculantes biológicosbiológicos ha
tenido una amplia difusión en los últimos
años, con factibilidad en
•• agriculturaagricultura orgánicaorgánica.
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Ciencias Agrarias
Efecto de la inoculación con pseudomonas Efecto de la inoculación con pseudomonas
sobre el rendimiento de trigosobre el rendimiento de trigo
• trabajos en solubilizaciónsolubilización dede fosfatofosfatotricálcicotricálcico CaCa33(PO(PO44))22 con PseudomonasPseudomonasPseudomonasPseudomonasPseudomonasPseudomonasPseudomonasPseudomonas spspspspspspspsp........
• Hallaron que luego de 10 a 15 días seincrementó:
•• elel crecimientocrecimiento dede plantasplantas dede maíz,maíz,
•• lala captacióncaptación dede fósforofósforo..
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Efecto de la inoculación con pseudomonas Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el sobre el rendimiento de gramíneasrendimiento de gramíneas
• Ensayos con + 30 bacterias y 10 hongos se
encontró que PseudomonasPseudomonas cepaciacepacia y
•• PenincilliumPenincillium purpurogenumpurpurogenum
• Encontraron mayor:
•• a)a) solubilizaciónsolubilización dede fósforofósforo,, yy
•• b)b) aumentoaumento enen granograno,,
•• c)c) materiamateria secaseca yy
•• d)d) contenidoscontenidos dede fósforofósforo enen plantaplanta15/09/2011 79
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
Efecto de la inoculación con pseudomonas Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el sobre el rendimiento de gramíneasrendimiento de gramíneas
•• inoculacióninoculación dede trigotrigo con GlomusGlomusintraradicesintraradices (hongo micorríticomicorrítico *) en dosniveles de fósforo (P0 y P1) produjeron:
• incrementos de rendimiento de grano de trigopor inoculación fueron similares a losproducidos por la aplicación de fósforo (P1)
*Simbiosis entre un hongo (mycos) y las raíces (rhizos) de una planta.
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
Efecto de la inoculación con pseudomonas Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de gramíneassobre el rendimiento de gramíneas
Hongo Micorritico
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• La inoculacióninoculación tiene efecto sobre:
• algunos compuestos de la raíz y la planta(fitohormonasfitohormonas,, enzimasenzimas,, pHpH,,biocontroladoresbiocontroladores,, etc.)
• Y éstos a su vez, tienen un efecto positivosobre el rendimiento.
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
1. Agrobacterium radiobacter,
2. Enterobacter aerogenes,
3. Flavobacterium sp.,
4. Pseudomonas fluorescens y
5. Serratia strain 218:
• incrementaron la actividad de la ensimanitrogenasanitrogenasa enen lala rizósferarizósfera..
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
• También el tratamientotratamiento dede semillassemillas con
bacteriasbacterias incrementó:
• el contenido de N, P y K de tallos y raíces,
largo de tallos y rendimiento de fibra de lino.
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
• Pseudomonas fluorescens, Rhizobiumleguminosarum con el cultivo del trigo,incrementó:
1. el número de macollos fértiles,
2. número de espigas,
3. materia seca y rendimiento de grano.
4. Paralelamente, el contenido de N y P en el
grano se incrementó significativamente.
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
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N P Ps
Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
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Efecto de la inoculación con pseudomonas sobre el rendimiento de trigo
INOCULACIÓN DEL CULTIVO DE AVENA
(Avena sativa) CON
Azospirillum brasilense
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• La avenaavena (AvenaAvena sativasativa) es un cultivo que se utiliza como
forrajeforraje frescofresco, considerada como el verdeoverdeo dede inviernoinvierno
másmás clásicoclásico..
•• RReservaseservas comocomo silosilo dede plantaplanta entera,entera, granograno húmedohúmedo
oo cosechacosecha, y el granograno se utiliza en la alimentaciónalimentación animalanimal..
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(Avena sativa) con Azospirillum brasilense
• Es sabido que la aplicaciónaplicación de bacteriasbacteriaspromotoraspromotoras deldel desarrollodesarrollo vegetalvegetal (PGPRs),comocomo inoculanteinoculante aa lala semillasemilla de una amplia gama deespecies vegetales produce, en la gran mayoría delos casos,
• un incremento en la producción de la parte aérea yun mayor desarrollo del área radicular.
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(Avena sativa) con AzospirillumAzospirillum brasilensebrasilense
30 días
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50 días
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75 días
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Complete la frase de forma que haga lógica la expresión.
De acuerdo a diversas investigaciones se puede estimar que la fijación biológica de
nitrógeno atmosférico FBN puede situarse aproximadamente en………………. (20;
200; 2000 kg.ha-1año-1) lo que depende del…………………………y
………...…………….…..(cultivo; tipo de maquinaria; inoculación; años de chacra) entre
otros factores.
las especies del género Rhizobium son quimiorganotróficas y crecen mejor sobre
medios…………………..(complejos, simples) con temperaturas óptimas de
………………………( 12 a 20ºC; 25 a 30 oC; 35 a 55ºC) utilizan como fuente de carbono
por ejemplo……………………(glucosa, galactosa, fructosa, y numerosos cationes)
entre otros.
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Entre los numerosos elementos minerales que requiere los Rhizobium para la FBN se destacan el
Fe, Mo, Ca, Mg, Zn, donde un déficit marcado de ……………y ……………provoca un clara
pérdida de viabilidad de los Rhizobium, mientras que una deficiencia de ………………..tiene un
efecto adverso sobre la nodulación. Por su parte cuando son escasos ..……y……….en suelos
ácidos se ve muy resentida la FBN.
La asociación de la bacteria y la planta de leguminosa induce la formación de un nuevo órgano
llamado ……………………..dentro del cual se dada la FBN, que permite a la planta hacerse
…………………..(independiente, accesorio, dependiente) del nitrógeno del suelo.
El desarrollo y funcionamiento de los nódulos radicales de las leguminosas están regulados
principalmente…………………………..(la planta, el clima, tipo de suelo) destacándose también
como factor externo el nivel de………………….(N; P; K )
•
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• Cuál es el motivo de la inoculación con Rhizobium previamente seleccionados si bien ya existen naturalmente en el suelo. Responda brevemente.
• Mencione cuales son las fallas más frecuentes de una inoculación. Responda brevemente.
• Desde el punto de vista de conservación de alimentos, que efectos tiene
el pH del medio. Indique un ejemplo de la regulación del pH en la conservación de alimentos.
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Pregunta 7 ( 5 puntos)
Los microorganismos tienen temperaturas mínimas y óptimas de crecimiento, que de acuerdo a ello se clasifican de la siguiente forma:
Microorganismo Temperatura
mínima
Temperatura
óptima
Psicrófilo
Psicrótrofo
Mesófilo
Termófilo
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