Estudio comparativo de cultivo sólido y líquido para la reproducción de esporas de Bacillus thuringiensis Y15 y EA3 Público Deposited
Las plagas agrícolas son definidas como una población de animales fitófagos que disminuyen la producción del cultivo, reducen el valor de la cosecha o incrementa los costos de producción. Como respuesta se han implementado varias estrategias para el control de dichas plagas, el uso de agentes químicos ha sido el método más utilizado a nivel global por la rápida acción que presenta hacia los organismos objetivo, no obstante, no son específicos pues también tienen acción insecticida hacia organismo benéficos como los organismos polinizadores. Los plaguicidas son generalmente compuestos químicos no degradables generando contaminación no solo de suelos sino también de mantos freáticos, más la exposición a dichos agentes químicos ha generado enfermedades tanto en el ser humano como en animales y en las mismas plantas. En busca de alternativas al uso de plaguicidas químicos surge el término de control biológico plagas, el cual es una vertiente del Manejo Integrado de Plagas (MIP). El control biológico de plagas se define como el uso de enemigos naturales y microrganismos para el control poblacional de la plaga. De los microorganismos utilizados en el control biológico de plagas, Bacillus thuringiensis es el más empleado, debido al amplio rango de acción que posee hacia diversos ordenes de insectos, sin afectar a organismos no objetivos o al mismo humano. Bacillus thuringiensis es una bacteria gram positiva, con la capacidad de producir esporas y algunos compuestos con propiedades insecticidas como la denominada prote ína Cry. Las características de B. thuringiensis son provechadas para la producción de bioinsecticidas de plagas específicas. Los beneficios económicos de la aplicación de este microorganismo han sido motivo del desarrollo de técnicas para mejorar la producción de esporas y proteína Cry. Convencionalmente la producción de esporas y proteína Cry se realiza en cultivos líquidos, no obstante, dichos sistemas de cultivo presentan ciertas desventajas frene a otro tipo de cultivos. La producción de B. thuringiensis en cultivos solidos es una alternativa para la obtención de los compuestos de interés, aunque la información y aplicación de la misma es muy poca, debido a ello el objetivo de este trabajo fue comparar los rendimientos producción de esporas de dos cepas de B. thuringiensis en ambos sistemas de cultivo utilizando el mismo medio de producción. Se cuantifico la producción de esporas en cultivo en medio líquido (CML) y sólido (CMS, con espuma de poliuretano PUF como soporte inerte) utilizando medios con distinta composición, la máxima producción de biomasa en los medios LB y GYS se obtienen en cultivo en medio líquido , más en medio GYS x4 la máxima producción de biomasa se obtiene en CMS siendo 2.44 veces mayor para la cepa EA3 y 1.3 veces mayor en la cepa Y15 a la reportada en CML , el aumento de concentración de medio GYS a GYS x4 provoca inhibición de crecimiento en los cultivos líquidos ya que hay una disminución en los valores de la tasa especifica de crecimiento () . La producción de biomasa en medio LB provoco una alcalinización del medio alcanzando valores de 9 de pH, mientras que el uso de medio GYS y GYS x4 produce una acidificación del obteniendo valores de hasta 4.5 de pH. El cambio de medio LB a medio GYS provoco un incremento de hasta 11 veces en la producción de esporas , por el contrario el aumento de 4 veces la concentración de sustrato en el medio GYS x4 sólo produjo un aumento de hasta 3 veces en la producción de esporas en cultivo sólido para la cepa EA3 en comparación con el medio GYS, dicho aumento en la concentración de sustrato produjo un descenso en la producción de esporas de hasta 7 veces en el cultivo líquido de la cepa EA3 respecto al medio GYS. Los resultad os demuestran que hay diferencias intrínsecas en cada cepa que producen diferentes repuestas al cambio de la formulación del medio y a los sistemas de cultivo líquido y sólido. El CMS provee ventajas sobre el CML cuando se utilizan altas concentraciones de sustrato, reduciendo el proceso de inhibición y aumentando la producción de esporas.
Agricultural pests are defined as a population of herbivorous animals which decrease crop production, reduce the value of the crop or increase cost production. In response to pest several strategies have been implemented to control these pests, the use of chemical agents has been the method most used world wide since the rapid action towards the target organisms, however, they are not specific because they also have insecticidal action to beneficial organisms such as pollinators. Pesticides are generally non - degradable chemicals that generate pollution not only in soil but also groundwater, the exposure to these chemicals has generated diseases in both humans, animals and plants. In search of alternatives to the use of chemical pesticides arises the term biological pest control, which is an aspect of Integrated Pest Management (IPM). Biological pest control is defined as the use of natural enemies and microorganisms for population control of the pest. Of microorganisms used in biological pest control, Bacillus thuringiensis is the most used because of the wide range of action that has toward various insect orders, without affecting agencies not objectives or to the same human. Bacillus thuringiensis is a gram positive bacterium, capable of producing spores and some compounds with insecticidal properties as a called Cry protein. The characteristics of B. thuringiensis are provechadas for the production of bio - insecticides of specific pests. The economic benefits of the application of this organism have been the subject of development of techniques to improve the production of spores and Cry protein . Conventionally the production of spores and Cry protein is performed in liquid cultures, however, such systems h ave certain disadvantages braked to another type of cultures. Production of B. thuringiensis in solid culture is an alternative for the obtaining of the compounds of interest , although information and application is very low, due to it the objective of this work was to compare yields production of spore of two strains of B. thuringiensis in both culture systems using the same production medium. Production of spores in culture in liquid medium (CML) and Solid (CMS , polyurethane foam PUF as an inert support) was quantified using media with different composition , the maximum production of biomass in the medium LB and GYS are obtained in culture in liquid medium , the medium GYS x4 the maximum biomass production is obtained in CMS is 2.44 times higher for EA3 strain and 1.3 times higher for strain Y15 mayor to that reported in CML , increased concentration medium GYS to GYS x4 causes inhibition of growth in liquid cultures as ther e is a decrease in the values of the specific growth rate (). Biomass production in LB medium cause d alkalization of the medium reaching pH values of 9, while the use of GYS and GYS x4 medium produces acidification obtaining values of pH up to 4.5. The change of LB medium to GYS medium cause d an increase up to 11 times in the spore production, conversely the increase of 4 times in the concentration of sustrate in the medium GYS x4 only produced an increase up to 3 times in the production of spores in solid culture to the strain EA3 compared with the GYS médium, the increase in the concentration of sustrate cause dan decrease in the production of spores up to 7 times in sumerged culture of the EA3 strain respect to GYS médium. Results show that there are inherent differences in each strain tha t produce different responses to changing media formulation and liquid and solid culture systems. The CMS provides advantages over CML when high substrate concentrations are used, reducing the inhibition process and increasing production of spores.
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