Formulación de un prototipo de biofertilizante con base en rhizobium sp.

Abstract

El desarrollo de nuevas formulaciones de rizobios con materiales poliméricos mediante la aplicación de técnicas de recubrimiento, brinda grandes ventajas como la de controlar la liberación del ingrediente activo, ofrecer protección frente a las condiciones ambientales; además de permitir mantener viables las células microbianas sin la pérdida de las capacidades metabólicas y fisiológicas. Por tal razón, se propuso desarrollar un prototipo de formulación sólido, utilizando polímeros como vehículo para evaluar su efecto sobre la actividad biológica entre la simbiosis de Rhizobium sp. y fríjol cowpea en invernadero. Se realizaron inicialmente diversos estudios para la caracterización molecular de la bacteria, así como los estudios de preformulación para analizar la influencia de factores fisicoquímicos y el comportamiento de los polímeros sobre la bacteria. Se evidenció que la cepa G58, pertenece al género Rhizobium, lo anterior se realizó mediante la identificación molecular a través de la amplificación del fragmento 16S rDNA presentando un 99% de similitud. A su vez, se demostró un amplio rango de tolerancia de la bacteria a diferentes pHs, temperatura y fuentes de carbono. De igual forma, se estableció mediante el test de Tukey (P0,05) la influencia negativa del polietilenglicol, carbómero y alcohol polivinílico sobre la viabilidad celular del microorganismo; obteniendo mejores resultados cuando fueron empleados dos polímeros de alginato de sodio y la hidroxipropilmetilcelulosa. De un total de ocho polímeros estudiados sólo los tres anteriormente citados fueron seleccionados y a los cuales se les determinó la capacidad de formación de película, la permeabilidad y la capacidad de hinchamiento como aspectos adicionales en la caracterización de los materiales poliméricos. Mediante la utilización de la técnica de lecho fluidizado, se obtuvo los prototipos de formulaciones sólidas y se cuantificó las actividades de promoción de crecimiento sin presentar efectos negativos sobre sus capacidades biológicas. Una vez realizados estos estudios, se procedió a evaluar mediante dos experimentos bajo invernadero el efecto de las preparaciones poliméricas y los prototipos de formulación sólidos, sobre la actividad simbiótica entre la cepa G58 y la planta de fríjol cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp]. Finalmente, los resultados obtenidos mediante un análisis multivariado de componentes principales mostraron que la aplicación de los polímeros bajo las dos presentaciones no presentaron efectos negativos sobre la actividad de fijación biológica de nitrógeno, mostrando mejores respuestas en los prototipos de formulaciones sólidas, debido al proceso de recubrimiento, el cual permitió controlar la liberación de la bacteria y cederla adecuadamente. / Abstract. Development of new formulations of rhizobia with polymeric materials by implementing coating techniques, provides great advantages because firstly controls the release of the active ingredient, offering protection against environmental conditions and likewise, allow to maintain viable microbial cells without loss of metabolic and physiological capabilities. For this reason, was proposed to develop a solid formulation prototype using polymers as vehicles to evaluate their effect on biological activity between the symbiosis Rhizobium sp.-cowpea in the greenhouse. Was initially established several studies on molecular characterization of the bacteria and preformulation of studies to analyze the influence physicochemical factors and the behavior of polymers on the bacteria. It showed that strain G58, belongs to the genus Rhizobium sp., the above was performed by amplification of 16S rDNA fragment showing a 99% similarity. In turn, was demonstrated a wide range of tolerance of the bacterium at different pHs, temperature and carbon sources. Similarly, was established through the Tukey test (P 0.05) the negative influence of polyethylenglycol, carbomer and polyvinyl alcohol on cellular viability of the microorganism; showing better results when the two polymers used sodium alginate and hydroxypropylmethylcellulose. Therefore, from a total of eight polymers were selected these last three, to which they studied the ability of film formation, permeability and swelling as additional aspects in the characterization of polymeric materials. In addition to this, was obtained through the fluidized bed, the solid formulation prototypes, at them was quantified the growth promotion activities without submitting negative effects on their biological capabilities. Once these studies were conducted, proceeded to assess by greenhouse experiments two the effect of polymer preparations and solid formulation prototypes on the symbiotic activity between the G58 strain and the cowpea plant [Vigna unguiculata (L.) Walp]. Finally, the results obtained by multivariate analysis of principal components showed that the application of polymers in the two presentations had no negative effects on the activity of biological nitrogen fixation, showing responses better in the prototypes of solid formulations, due to the coating process, which allowed control the release of the bacteria and transfer it appropriately.