Impacto de las nanopartículas de magnetita sobre Bradyrhizobium japonicum

Abstract

La soja es una planta leguminosa de gran importancia agronómica; nuestro país es el primer exportador de sus productos procesados y el tercer exportador mundial del grano. El cultivo de soja establece asociaciones simbióticas con la bacteria Bradyrhizobium japonicum, esto le permite incorporar nitrógeno de la atmósfera en los agrosistemas. Por tal motivo, se decidió estudiar los efectos de las nanopartículas (NPs) de magnetita sobre la bacteria B. japonicum.El efecto de diferentes concentraciones de NPs de magnetita (desde 1 hasta 50 ppm) sobre la multiplicación in vitro de B. japonicum fue estudiado mediante la técnica de microgota y se determinó la constante de crecimiento y el número de generaciones. El tratamiento de 10 ppm (NP10) mostró mayor tasa de crecimiento y número de generaciones; menor tiempo de duplicación respecto a los demás tratamientos. Por ello, se eligió dicha concentración de NP para continuar con los ensayos siguientes. Para evaluar si el efecto observado se debió a la NP en sí y no al agregado de Fe, los cultivos bacterianos fueron expuestos a 10 ppm de NPs de magnetita (NP10) o a la cantidad de Fe equivalente a la que provee la magnetita (Fe10) mediante un compuesto soluble, Fe-EDTA. Los resultados confirmaron que el hierro en tamaño NP (NP10) fue el responsable.Los rizobios producen polisacáridos extracelulares (PSE), tanto los exopolisacáridos liberados al medio (EPS), como aquellos adheridos a la superficie celular (CPS). La síntesis temprana de PSE es esencial para una simbiosis efectiva entre rizobios y leguminosas. El tratamiento NP10 produjo un incremento del 70% en el contenido de PSE, aumentó 4 veces el contenido de EPS e incrementó un 50% el contenido de CPS respecto al C. El tratamiento Fe10 provocó un aumento en el contenido de PSE menor que NP10 y esto se debió principalmente al incremento en el contenido de CPS. Se cuantificó el contenido de poli-hidroxibutirato (PHB) que es un compuesto de reserva cuando hay escasez de carbono extracelular. El tratamiento NP10 incrementó 7 veces este parámetro respecto al C y a Fe10.Se analizó la capacidad formadora de biofilm. El tratamiento NP10 duplicó este parámetro respecto al C y a Fe10. Se evaluó la supervivencia del rizobio en el medio de cultivo a diferentes tiempos (30, 45, 90, 120 días) conservados a 4°C o a 20°C de temperatura. Comparando los tratamientos bajo la misma temperatura de almacenaje, se observó que, tanto a 4°C como a 20°C, el tratamiento con NP presentó un incremento del 10% en la supervivencia bacteriana respecto al C y a Fe10.Estos resultados preliminares sugieren que las NPs de magnetita tendrían un efecto benéfico frente a B. japonicum ya que promueven la multiplicación in vitro, el contenido de PSE y de PHB. También estimulan la formación de biofilm y mejoran la viabilidad de los rizobios del inoculante. Por ello, las NPs podrían ser incorporadas en la formulación de inoculantes para optimizar el uso de organismos benéficos en la agricultura.