Proyecto Bacillus Jatropha Curcas

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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICASDECANATO

PROYECTO DE TESIS

TTULO:

Caracterizacin de Bacillus spp. asociadas a la rizsfera de Jatropha curcas L., pin blanco, en Lambayeque y su potencial como promotoras del crecimiento de plantas, 2012

AUTORES:

Est. Aguilar de la Cruz Heyner IsaacEst. Coral Cruz Jorge Eduardo

PATROCINADORA:

Dra. Blga. Carmen Rosa Carreo Farfn

APROBADO POR:

______________________________PRESIDENTE DEL JURADO______________________________MIEMBRO SECRETARIO

________________________________JEFE CENTRO DE INVESTIGACIN

______________________________DECANO______________________________JEFE DE DEPARTAMENTO_____________________________MIEMBRO VOCAL

Lambayeque, setiembre de 2012UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICASDECANATO

PROYECTO DE TESISI. GENERALIDADES1. Ttulo del proyectoCaracterizacin de Bacillus spp. asociadas a la rizsfera de Jatropha curcas L., pin blanco, en Lambayeque y su potencial como promotoras del crecimiento de plantas, 2012

2. Personal investigador2.1 AutoresEst. Aguilar de la Cruz Heyner IsaacEst. Coral Cruz Jorge Eduardo2.2 PatrocinadoraDra. Blga. Carmen Rosa Carreo Farfn

3. Carrera profesional/especialidadBiologa/Microbiologa y Parasitologa

4. Tipo de investigacin:4.1 De acuerdo al fin que persigue: Aplicada4.2 De acuerdo a la tcnica de contrastacin: Descriptiva

5. Rgimen de investigacinLibre

6. Localidad e institucin donde se desarrollar el proyectoLambayeque, Laboratorio de Microbiologa y Parasitologa de la Facultad de Ciencias Biolgicas en la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.7. Duracin del proyecto8 meses

8. Fechas probables de inicio y trmino8.1 Inicio: Julio, 20128.2 Trmino: Febrero, 2013

9. Cronograma de actividadesActividades 2012 2013

JulAgoSetOctNovDicEneFeb

FASE DE PLANEAMIENTO

Revisin bibliogrficaXXX

Elaboracin del proyectoXX

Presentacin del proyectoX

Aprobacin del proyecto

Implementacin del proyectoX

FASE DE EJECUCIN

Recoleccin de muestras XXXX

Procesamiento de muestrasXXXXX

Registro de datosXXXX

Anlisis estadstico de datosXXX

FASE DE COMUNICACIN

Anlisis e interpretacinXX

Elaboracin del informeXX

Presentacin del informe X

10. Recursos disponibles10.1 PersonalEl presente proyecto contar con el apoyo del personal tcnico del laboratorio de Microbiologa y Parasitologa de la Facultad de Ciencias Biolgicas, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.

10.2 Equipos e instrumentos Autoclave vertical, rango T 0-250 C, FANEN Balanza analtica, rango 0.01-150 g, EXCELL Cmara digital 14 mega pixeles, OLYMPUS Centrfuga GT-119-200, GREETMED Cocina elctrica, una hornilla, CHARITO Computadora Intel (R) Pentium (R) Dual CPU E2160 1.80 GHz Dispositivo de almacenamiento de informacin (USB) de 4Gb KINSTONG Espectrofotmetro digital, 335-1000 nm, GREETMED Estufa rango T 30-110 C, PRECISION SCIENTIFIC Horno con temperatura mxima de 200 C, THELCO Microscopio elctrico binocular, modelo L200, CARL ZEISS pH metro porttil, rango de pH 0.0 a 14.0, BIOCHEMICALS INTRUMENTS S.R.L

10.3 Materiales y reactivos Material de vidrio: Placas de Petri, portaobjetos, cubreobjetos, tubos de vidrio (13x100 mm y 15x150 mm), pipetas de 1 y 10 mL, matraces de 250 mL, vasos de precipitacin, viales. Material de metal: Gradillas, asas bacteriolgicas, pinzas, bisturs, tijeras. Material de plstico: Jeringas de 1 y 5 mL, tubos de centrfuga, bolsas. Medios de cultivo: Agar leche 1%, Agar nutritivo, Agar quitina coloidal 1 %; Agar Sundara Rao Sinha SRSM, Agar tripticasa soya, Caldo extracto de suelo 10 %; Caldo peptonado, Caldo tripticasa soya suplementado con triptfano, Medio libre de nitrgeno con azul de bromotimol (Nfb) semislido. Reactivos y colorantes: Reactivos para tincin de Gram, solucin salina (NaCl 0,87 %, p/v).

10.4 LocalLaboratorio de Microbiologa y Parasitologa, seccin Biotecnologa Microbiana de la Facultad de Ciencias Biolgicas, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo en Lambayeque.

11. Presupuesto

N de PartidaCantidadProductoMarcaPresentacinPrecio S/.

2.3.15.12Material de escritorio118,00

04LpicesMongolUnidad4,00

04LapicerosPilotUnidad12,00

03MarcadoresArtescoUnidad6,00

02CorrectoresArtescoUnidad5,00

03Cintas de embalajeUnidad3,00

1/2Papel KraftCiento14,00

02Papel bond A4XeroxMillar50,00

02CuadernosNormaUnidad6,00

04Rollos de pabiloUnidad12,00

02Juegos de etiquetaDocena6,00

Bienes de consumo

2.3.18.21Material de laboratorio4735,00

01Agar agarMerckkg750,00

01Agar nutritivoMerckkg500,00

01Agar quitinaMerckkg500,00

01Agar tripticasa soyaMerckkg500,00

01Medio NfbMerckkg500,00

01Caldo tripticasaMerckkg250,00

01PeptonaMerckkg250,00

02Solucin salinaLitro20,00

100Placas de PetriPyrexUnidad450,00

10Frascos de vidrioPyrexUnidad20,00

60Tubos de dilucinPyrexUnidad80,00

100Tubos de bioqumicaPyrexUnidad40,00

04Pipetas de 1 y 10 mLPyrexUnidad35,00

04Asas bacteriolgicasUnidad8,00

04PortaobjetosCaja16,00

04CubreobjetosCaja12,00

01Algodn500 g12,00

2.3.15.31Material de limpieza25,00

Servicios850,00

2.3.21.21Movilidad600,00

Publicaciones

2.3.22.44Servicio de impresiones, encuadernacin yempastado500,00

2.3.21.23Otros servicios de terceros

Internet100,00

Equipamiento y bienes duraderos640,00

2.315.9901Cmara digitalOlympus600,00

01Dispositivo deAlmacenamiento (USB)4GBKingston40,00

Imprevistos700,00

TOTAL7668,00

12. FinanciacinEl presente proyecto ser financiado por los responsables, con ayuda del laboratorio de Microbiologa y Parasitologa de la Facultad de Ciencias Biolgicas - Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.

II. PLAN DE INVESTIGACIN

1. REALIDAD PROBLEMTICALa bioenerga y especialmente los biocombustibles son promovidos para fortalecer la independencia energtica, propiciar el desarrollo rural y reducir las emisiones de los gases de invernadero. El desarrollo de la bioenerga ofrece muchos beneficios, pero stos deben ser seleccionados y balanceados, con los impactos sobre la seguridad alimentaria. En este contexto, la Organizacin para la Alimentacin y la Agricultura de las Naciones Unidas (FAO), con la contribucin del Ministerio Federal de Alimentacin, Agricultura y Proteccin al consumidor de la Repblica Federal de Alemania, han ejecutado el proyecto Bioenerga y Seguridad Alimentaria (BEFS), a fin de determinar cmo el desarrollo de la Bioenerga puede ser implementado sin arriesgar la Seguridad Alimentaria. El proyecto cumple un marco analtico que ha sido implementado en Per, Tailandia y Tanzania.

Bajo condiciones de secano, en la costa, no hay tierras disponibles para el desarrollo de cultivos relacionados a biocombustibles como son: Saccharum officinarum L. caa de azcar; Elaeis oleifera palma aceitera y Jatropha curcas L. pin blanco; sin embargo, con base a la disponibilidad de infraestructura de agua para riego existente, se puede afirmar que existe un potencial de tierras eriazas cercano a 200 000 ha ubicadas en zonas ridas entre las regiones de Piura y Lima, que podran destinarse a la implementacin de estos cultivos (FAO, 2010a).

El pin blanco se siembra en pequeas parcelas y como cerco vivo. Recientemente se han instalado algunos ensayos en diversas localidades del pas, principalmente en la Costa Norte y en el Nororiente. Los primeros resultados indican rendimientos de 3 4 t ao-1. Siendo un cultivo bastante rstico, se podra sembrar en reas marginales de la costa (ridas y salinas); sin embargo, segn la evaluacin de aptitud de tierras (EAT) stas son consideradas como marginalmente o muy marginalmente aptas, es decir, presentan en trminos porcentuales entre 40 60 % y 20 40 %, respectivamente, de capacidad para llegar al rendimiento mximo alcanzable de 8 12 t ha-1 por cosecha. Segn lo expuesto, se ha determinado (FAO, 2010a) que en el Per los costos para la produccin de biodiesel a partir del pin blanco estaran entre 0,83 y 0,86 USD/L, superiores a los de la palma aceitera (0,23-0,31 USD/L) y los del etanol a partir de la caa de azcar (0,27-0,51 USD/L) y melaza (0,43-0,64 USD/L).

La investigacin en pin blanco tiene por finalidad obtener un paquete tecnolgico para incrementar el rendimiento y disminuir los costos de produccin de biodiesel. En este contexto, las rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR), entre las que destacan las especies de Bacillus constituyen una alternativa que debe ser considerada, porque incrementan el rendimiento de los cultivos agrcolas a travs de mecanismos directos e indirectos. Entre los primeros se incluyen la sntesis de reguladores de crecimiento (auxinas, giberelinas, citoquininas), solubilizacin de minerales como los fosfatos, fijacin de nitrgeno atmosfrico, y estimulacin del sistema de absorcin de iones como los nitratos. Entre los mecanismos indirectos o de biocontrol se mencionan la competencia por un nicho ecolgico o por nutrientes, la interaccin directa con el patgeno por parasitismo y lisis enzimtica, la antibiosis, produccin de siderforos y la induccin de resistencia sistmica en las plantas.

Bacterias como Azospirillum, Bacillus, Pseudomonas y Streptomyces entre otros gneros, se encuentran en los suelos rizosfricos y han demostrado su efecto benfico en cultivos agrcolas; sin embargo, en Lambayeque no se han realizado estudios para investigar la presencia de estas bacterias en la rizsfera del pin blanco, con la finalidad de aislarlas, caracterizarlas y determinar su potencial como promotoras de crecimiento de las plantas.

1.1. Identificacin del problemaSuelos poco aptos para la siembra de los cultivos relacionados a los biocombustibles y desconocimiento de la actividad benfica de los microorganismos de la rizsfera de las plantas.

1.2. Delimitacin del problemaCaracterizacin de Bacillus spp. asociadas a la rizsfera de Jatropha curcas L. pin blanco en Lambayeque y su potencial como promotoras del crecimiento de plantas.

2. PROBLEMA CIENTFICOCules son las caractersticas de Bacillus spp. asociadas a la rizsfera de Jatropha curcas L. pin blanco y cul es su potencial como promotoras del crecimiento de plantas?

3. HIPTESISImplcita.

4. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIALa produccin de biodiesel en el Per est ligada al mercado de los aceites vegetales, por lo que sera difcil tener mrgenes provechosos de rentabilidad, ya que este producto, utilizado para consumo humano, es una materia prima costosa y en su mayora su produccin es de palma aceitera. Por tanto, el precio del biodiesel ser anlogo al de cualquier aceite vegetal que se produce a partir de palma aceitera, maz o especies oleaginosas como soya, canola o girasol y no constituira una alternativa para cumplir con los requerimientos de la norma peruana que en lo que respecta al biodiesel, en el 2009 comenz con la obligatoriedad del 2 % de mezcla y debi ser incrementado a 5 % al inicio del 2011.

El pin blanco ofrece una materia prima de menor costo y a largo plazo la produccin de biodiesel es promisoria, as como la comercializacin de subproductos como la glicerina y la torta que permitiran darle un valor agregado; sin embargo, la capacidad del cultivo para competir a escala industrial es dudosa porque se desconoce su comportamiento agrcola y porque los suelos donde debe ser cultivado no presentan las condiciones ptimas para alcanzar el rendimiento adecuado. Como una alternativa est la posibilidad de utilizar bacterias del suelo como Bacillus spp., que a travs de diversos mecanismos benefician el desarrollo de las plantas y aumentan el rendimiento, por lo que se les denomina rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas, PGPR.

El gnero Bacillus incluye una variedad de especies Gram positivas, no patognicas, con propiedades antagonistas. Son buenas secretoras de protenas y metabolitos, fciles de cultivar y altamente eficientes para el control de plagas y enfermedades. Los mecanismos de accin de Bacillus spp., incluyen competencia por espacio y nutrientes, antibiosis e induccin de resistencia frente a los patgenos. Adems, tienen efecto comprobado en la promocin de crecimiento de las plantas a travs de la fijacin de nitrgeno, solubilizacin del nutriente fsforo y produccin de reguladores del crecimiento como el cido indolactico. La capacidad de Bacillus spp., de formar esporas, que sobreviven y permanecen metablicamente activas bajo condiciones adversas, las hace apropiadas para la formulacin de productos viables y estables para el control biolgico.

5. OBJETIVOS5.1 Aislar e identificar Bacillus spp. en la rizsfera de Jatropha curcas L. pin blanco en el distrito de Motupe, en Lambayeque.5.2 Determinar in vitro el potencial biolgico de Bacillus spp. nativas como productoras de enzimas y cido indolactico, fijadoras de nitrgeno y solubilizadoras de fsforo.5.3 Determinar in vitro el poder germinativo de Jatropha curcas L. pin blanco por efecto de Bacillus spp. nativas caracterizadas como promotoras del crecimiento de plantas.

6. ANTECEDENTES

6.1 Rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantasEn los suelos agrcolas existen microorganismos como las bacterias que pueden ser benficas y perjudiciales para la agricultura. Las bacterias benficas pueden establecer una relacin simbitica con las plantas o pueden ser de vida libre en el suelo, en cuyo caso se encuentran muy prximas a las races, en lo que constituye el suelo rizosfrico (Campos et al., 2007). Estas bacterias son denominadas rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas, PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), trmino usado por primera vez por Kloepper para referirse a las bacterias capaces de inducir un efecto benfico en las plantas (Pea & Reyes, 2007).

Las PGPR benefician a los cultivos agrcolas a travs de mecanismos directos e indirectos. Los directos se evidencian en ausencia de otros microorganismos en estudio, mientras que los mecanismos indirectos se pueden observar en la interaccin del microorganismo de inters con un fitopatgeno, mediante la cual se reducen los efectos dainos en el cultivo. Los mecanismos directos incluyen la sntesis de reguladores del crecimiento (auxinas, giberelinas, citoquininas), solubilizacin de minerales como los fosfatos, fijacin de nitrgeno atmosfrico, produccin de siderforos y estimulacin del sistema de absorcin de iones como los nitratos. Entre los mecanismos indirectos o de biocontrol se encuentran la competencia por un nicho ecolgico o por nutrientes, la interaccin directa con el patgeno (parasitismo y lisis enzimtica), antibiosis, produccin de siderforos e induccin de resistencia sistmica en las plantas (Nogales, 2005; Hernndez et al., 2006; Hernndez et al., 2009). Bacterias como Azospirillum, Herbaspirillium, Enterobacter y Azotobacter promueven e...