Evaluación del efecto de condiciones de cultivo sobre la conidiogénesis en Penicillium sp. (HC1)

Abstract

Penicillium sp. HC1 es un hongo de interés industrial por sus características celulolíticas y xilanolíticas. Sin embargo, su producción a gran escala se dificulta debido a que no produce fácilmente conidios en fermentación sumergida. Por esta razón, en este trabajo se evaluó el efecto de condiciones de cultivo sobre la formación de conidios en Penicillium sp. HC1 y se establecieron las condiciones para su producción en fermentación sumergida a escala de 100 L. Se estableció que tanto el tipo de fuente de carbono, el tipo de fuente de nitrógeno, la relación C:N, la concentración inicial de carbono, son factores que afectan la morfología de conidióforos y conidios, el número de conidios producidos, la acumulación de compuestos como trehalosa y manitol y la respuesta de estos a diferentes tipos de estrés. Sin embargo, no pueden hacerse generalizaciones ya que el efecto fue diferente en cada caso dependiendo de la combinación fuente de carbono – fuente de nitrógeno y de la condición de cultivo. Las mejores condiciones a nivel de Erlenmeyer fueron sacarosa como fuente de carbono, fosfato de amonio como fuente de nitrógeno, concentración inicial de fuente de carbono de 10 g L-1 y relación C:N de 50:1, con estas se logró una producción de 6,9 x 107 conidios mL-1 y un índice de conidiación de 9,9 x 109 conidios g-1. A estas mismas condiciones el hongo fue cultivado en un biorreactor de 100 L y no se obtuvieron conidios, por lo que fue necesario incrementar la limitación por carbono y se encontró producción de conidios con concentraciones inferiores a 2,5 g L-1. A partir de estos resultados se diseñó una estrategia de fermentación en dos etapas, donde en la primera se dan condiciones para el crecimiento vegetativo y en la segunda se induce la formación de conidios usando la restricción por carbono. Con esta estrategia se logró una producción de conidios de 7,40 x 105 conidios mL-1 y un índice de conidiación de 2,00 x 109 conidios g-1. No obstante, el cambio de escala de Erlenmeyer a biorreactor de 100 L, causó una reducción del 25% de la producción volumétrica de conidios (conidios mL-1), del 7 % en el índice de conidiación (conidios g-1), del 100% en la tolerancia de los conidios a 50°C de temperatura y del 52% a 45°C, por lo que esta estrategia debe ser optimizada. Por último, se estableció que la limitación por carbono funciona como un inductor de la producción de conidios en Penicillium sp. HC1 en fermentación sumergida a través del aumento de los niveles de expresión de los genes brlA, abaA, fluG y rodA, genes que han sido identificados como claves en el desarrollo de conidios en otros hongos como Aspergillus nidulans y Penicillium decumbes y que al parecer cumplen funciones similares en Penicillium sp. HC1.