Identificación y caracterización de microorganismos con aplicación potencial en biorremediación

Abstract

RESUMEN: La biorremediación es una técnica alternativa en la cual se utilizan organismos o los productos de éstos para la eliminación o atenuación de compuestos xenobióticos recalcitrantes. En el presente estudio se analizó la biodiversidad microbiana de los suelos agrícolas contaminados con agroquímicos de la localidad Río Bravo y Estación Cuauhtémoc en el estado de Tamaulipas y, los límites de Dolores Hidalgo y San Luis de la Paz en el estado de Guanajuato. De acuerdo con los agricultores, los plaguicidas más utilizados en los cultivos de los sitios ya mencionados son 2,4-D, atrazina, dicamba, dimetoato, glifosato, malatión y metomilo, con los cuales se establecieron pruebas preselectivas para el aislamiento de microorganismos. Además, con base a las Agendas Técnicas Agrícolas de cada estado, el herbicida 2,4-D y el insecticida malatión son los de mayor aplicación, con los cuales se realizaron las pruebas de tolerancia a los microorganismos identificados y, adicionalmente, se evaluó la capacidad de degradar el compuesto malatión. Con base en la caracterización fenotípica, celular y molecular de los aislamientos, el género bacteriano Pseudomonas, así como el género fúngico Penicillium fueron los de mayor abundancia en las tres muestras de suelos agrícolas analizados. Las pruebas de tolerancia se evaluaron en medio enriquecido adicionado con diferentes concentraciones del plaguicida. Las bacterias Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas pavanii y Acinetobacter lactucae crecieron a una concentración >2.0 g L-1 de 2,4-D y >1.0 g L-1 de malatión, por lo cual, se seleccionaron como tolerantes, así como Fusarium sp. que toleró 2.0 g L-1 de malatión y 0.9 g L-1 del herbicida 2,4-D, de la misma manera que el hongo Talaromyces variabilis se seleccionó como tolerante únicamente al plaguicida malatión cuyo crecimiento se visualizó a 3.1 g L-1 . Los microorganismos seleccionados como tolerantes se utilizaron en las pruebas de degradación del malatión en medios mínimos salinos sin sustratos adicionales, con el XIV objetivo de evaluar la capacidad de utilizar al insecticida como fuente de carbono y energía. Uno de los hallazgos más importantes en el presente estudio fue la degradación del 21 % del organofosforado malatión realizado por la bacteria A. lactucae, en un periodo de 15 días de incubación. A pesar de que esta bacteria no ha sido reportada en la degradación de agroquímicos, se logró evidenciar el potencial de A. lactucae en la eliminación del insecticida, convirtiéndose en una bacteria con potencial uso en las técnicas de biorremediación en México. ABSTRACT: Bioremediation is an alternative technique in which organisms or their products are used for the removal or attenuation of recalcitrant compounds. The present study analyzed the microbial biodiversity of agricultural soils contaminated with agrochemicals from the Rio Bravo and Cuauhtémoc localities in the state of Tamaulipas, and the limits of Dolores Hidalgo and San Luis de la Paz in the state of Guanajuato. According to the farmers, the pesticides most used in the crops of the in the mentioned sites are 2,4-D, atrazine, dicamba, dimethoate, glyphosate, malathion and metomil, with which preselective tests for the isolation of microorganisms were established. In addition, based on the Agricultural Technical Agendas of each state, the 2,4-D herbicide and the malathion insecticide are the ones with the highest application with which the tolerance tests for the identified microorganisms were performed, and additionally, the capacity was evaluated of degrading malathion. Based on the phenotypic, cellular and molecular characterization of the isolates, the bacterial genus Pseudomonas, as well as the fungal genus Penicillium were the most abundant in the three samples of agricultural soil analyzed. Tolerance tests were evaluated in enriched medium added with the pesticide. The bacteria Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas pavanii and Acinetobacter lactucae grew at a concentration >2.0 g L-1 of 2,4-D and >1.0 g L-1 of malathion, so they were selected as tolerant, as well as Fusarium sp. that tolerated 2.0 g L-1 of malathion and 0.9 g L-1 of the herbicide 2,4-D, in the same way that the fungus Talaromyces variabilis was selected as tolerant only to the malathion pesticide whose growth was visualized at 3.1 g L-1 . The microorganisms selected as tolerant were used in the malathion degradation tests in minimal saline media without additional substrates, with the aim of evaluating the ability to use the insecticide as a source of carbon and energy. One of the most important findings in the present study was the degradation of 21 % of the organophosphorus XVI malathion made by the bacterium A. lactucae, in a period of 15 days of incubation. Although this bacterium has not been reported in the degradation of agrochemicals, it was possible to demonstrate the potential of A. lactucae in the elimination of insecticide, becoming a bacterium with potential use in bioremediation techniques in México.