Estudios básicos para el desarrollo de bioinsumos en el modelo Kosakonia radicincitans UYSO10-caña de azúcar

Abstract

En Uruguay, la caña de azúcar se planta como cultivo multipropósito. A partir del mismo se obtiene azúcar, bioetanol, energía y alimento animal. El cultivo necesita grandes cantidades de fertilizante químico, con implicaciones negativas ambientales, sociales y económicos. En este sentido, se ha de sarrollado una línea de investigación dirigida a la búsqueda de bacterias endófitas benéficas como al ternativa o complemento al uso de fertilización quí mica. Inicialmente se demostró que tres de las va riedades de caña de azúcar cultivadas en Uruguay son capaces de obtener cantidades significativas de N a partir de la fijación biológica del N (35-59%). A partir de dichas variedades se construyó y caracte rizó una colección de bacterias promotoras del cre cimiento vegetal asociadas a sus tallos. Asimismo, mediante ensayos de promoción del crecimiento vegetal (PCV) se identificó la cepa K. radicincitans UYSO10 como PCV. Por otra parte, mediante en sayos bioquímicos y fisiológicos se determinó que UYSO10 es diazótrofa y productora de ácido indol acético (AIA), posibles mecanismos involucrados en la PCV observada. Posteriormente, empleando una aproximación microscópica y de biología mo lecular se demostró que UYSO10 es un endófito verdadero, describiéndose el proceso de infección y colonización en plantas de caña de azúcar. Estos resultados determinaron la elección de la cepa K. radicincitans UYSO10 como modelo de estudio, y secuenciación de su genoma. El análisis de su genoma mostró la presencia de dos operones que codifican las enzimas Mo-nitrogenasa y Fe-nitro genasa. Mediante la construcción y caracterización de cepas mutantes en genes estructurales de dichas enzimas (ΔnifH, ΔanfH y ΔnifH-ΔanfH), se deter minó que ambas son funcionales y necesarias para la PCV de caña de azúcar. Finalmente, mediante un abordaje transcriptómico y proteómico se estudió la expresión diferencial de genes y proteínas en las distintas etapas de interacción planta-bacteria. Los resultados permitieron identificar genes y proteí nas expresados que codifican para enzimas claves involucradas en la PCV. Los resultados obtenidos constituyen un insumo clave para entender los me canismos subyacentes en la interacción gramínea bacteria endófita PCV y por lo tanto para el uso de bioinsumos.