Microorganismos de interés agronómico y ambiental

Resumen

En nuestro grupo se llevan adelante líneas de investigación de microbiología básica y aplicada. En cuanto a investigación básica se estudian vías de degradación de contaminantes ambientales, así como también vías de regulación de la formación de biofilms bacterianos y su relación con la oxidación de metales. En cuanto a lo aplicado, en el grupo se trabaja siguiendo premisas tendientes a resolver problemas agrícolas y ambientales. En este contexto, se estudian bacterias patógenas causantes de enfermedades en plantas, bacterias benéficas capaces de promover el crecimiento vegetal y de biorremediar contaminantes presentes en el medioambiente tales como metales y herbicidas.

Líneas de Investigación

1

La práctica de la siembra directa implica un aumento del uso de agroquímicos; entre ellos, el herbicida foliar de amplio espectro, glifosato. Este herbicida actúa sobre la vía de shikimato de las plantas a través de la inhibición de la enzima 5-enolpiruvilshikimato 3-fosfato sintetasa (EPSPS), involucrada en el metabolismo de aminoácidos aromáticos. El glifosato se ha convertido en el herbicida más utilizado en todo el mundo debido a la introducción de cultivos transgénicos resistentes al mismo. El uso excesivo e inadecuado de glifosato se asocian a su presencia generalizada en ambientes acuáticos y terrestres. Por ello, resulta imprescindible contar con controles sistemáticos de concentraciones del herbicida y sus compuestos de degradación. Para esto, se propone el desarrollo de herramientas que permitan detectar y detoxificar la molécula de glifosato. En el grupo se ha aislado, identificado y secuenciado bacterias obtenidas de ambientes contaminados con glifosato, entre ellas, la cepa CHLDO de Agrobacterium tumefaciens que ha demostrado ser eficiente en la degradación de glifosato adicionado al medio de cultivo. El objetivo general de este proyecto es caracterizar esta vía de degradación, incluyendo su regulación, y diseñar herramientas biotecnológicas que posibiliten la detección y remoción de glifosato del ambiente. La investigadora responsable de esta línea es la Dra. Jorgelina Ottado.

2

La presencia de Manganeso (Mn) en aguas subterráneas de consumo en su estado de oxidación Mn(II), afecta sus características organolépticas y la salud humana. Los procesos de remoción de Mn(II) se basan en la producción de óxidos insolubles filtrables. El éxito de los tratamientos biológicos, que prescinden de reactivos químicos, se debe a bacterias oxidantes de Mn (MOB) con capacidad de formar biofilms en filtros que retienen al metal oxidado. Por lo tanto, la eficiencia de remoción de Mn(II) de aguas de consumo humano depende de la cantidad de MOB presentes naturalmente y de su capacidad conjunta de formar biofilm y de oxidar el metal. En el grupo, a partir de muestras de biofiltros de plantas biológicas de tratamiento de aguas, han aislado y caracterizado diversas MOB ambientales, seleccionando las más eficientes para ser aplicadas en procesos de biorremoción de Mn(II). Además, se desarrollaron metodologías de inoculación con el fin de utilizar estas MOB para optimizar los procesos de remoción de Mn a escala real. El estudio de las MOB, permitió determinar que la mayor eficiencia de oxidación de Mn(II) se produce cuando estas bacterias crecen en estructuras de biofilms. En este sentido se están estudiando los mecanismos moleculares involucrados en ambos procesos ampliando los conocimientos básicos de los mecanismos celulares involucrados. Desde el punto de vista biotecnológico, estos estudios posibilitarán caracterizar nuevas proteínas involucradas en el proceso de oxidación de Mn(II) y a futuro permitirán obtener cepas bacterianas modificadas genéticamente con mayor capacidad de biorremediación de este metal. La investigadora responsable de esta línea es la Dra. Natalia Gottig.

3

El refinamiento cáustico de aceite de consumo humado genera enormes volúmenes de residuos, catalogados como NO peligrosos, compuestos por una fase acuosa ácida y una interfase aceitosa con alto contenido de materia grasa y gomas insolubles. Mediante sistemas de riego, la fase ácida se aplica sobre suelos a fin de que los microorganismos allí presentes aceleren su degradación, mediante una técnica conocida como “landfarming”. Sin embargo, esta técnica no resulta ser la adecuada para tratar la interfase aceitosa, debido a que, por su composición y alta densidad, no puede permear los suelos. Por este motivo se acumula en piletas a cielo abierto sin tratamiento alguno. Por ello, el objetivo general de esta línea de investigación es el estudio y la caracterización de bacterias ambientales aisladas a partir de residuos generados por la actividad industrial aceitera de la provincia de Santa Fe. Debido a la necesidad de acelerar los tiempos requeridos para el tratamiento, disposición final de los mismos y generación de valor a dichos residuos, se propone optimizar la utilización de aislados bacterianos para estos fines. Paralelamente, teniendo en cuenta que algunos de los aislados obtenidos pudieron ser clasificados como bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), se propone su evaluación, caracterización y utilización en plantas de interés agronómico. La investigadora responsable de esta línea es la Dra. Betiana Garavaglia.

Publicaciones Seleccionadas

  • Bacterial isolates from Argentine Pampas and their ability to degrade glyphosate. Sci Total Environ. 2021; 774:145761. Masotti F, Garavaglia BS, Piazza A, Burdisso P, Altabe S, Gottig N, Ottado J. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145761.
  • A novel Xanthomonas citri subsp. citri NADPH quinone reductase involved in salt stress response and virulence. Biochim Biophys Acta Gen Subj. 2020; 1864(3):129514. Barcarolo MV, Garavaglia BS, Gottig N, Ceccarelli EA, Catalano-Dupuy DL, Ottado J. doi: 10.1016/j.bbagen.2020.129514.
  • Participation of two general stress response proteins from Xanthomonas citri subsp. citri in environmental stress adaptation and virulence. FEMS Microbiol Ecol. 2020; 96(8): fiaa138. Barcarolo MV, Gottig N, Ottado J, Garavaglia BS. doi: 10.1093/femsec/fiaa138.
  • Optimization of bacterial bioaugmentation for groundwater Mn removal using a waste-based culture medium and lyophilization. Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2020; 6, 3255-3261. Ciancio Casalini L, Vidoz M, Piazza A, Labanca C, Pacini VA, Ottado J, Gottig N. doi: 10.1039/D0EW00777C.
  • Environmental bacteria involved in manganese(II) oxidation and removal from groundwater. Front Microbiol. 2019; 10:119. Piazza A, Ciancio Casalini L, Pacini VA, Sanguinetti G, Ottado J, Gottig N. doi: 10.3389/fmicb.2019.00119. eCollection 2019.
  • HrpE, the major component of the Xanthomonas type three protein secretion pilus, elicits plant immunity responses. Sci Rep. 2018; 8(1):9842. Gottig N, Vranych CV, Sgro GG, Piazza A, Ottado J. doi: 10.1038/s41598-018-27869-1.
  • Bacterial and plant natriuretic peptides improve plant defence responses against pathogens. Mol Plant Pathol. 2018; 19(4):801-811. Ficarra FA, Grandellis C, Garavaglia BS, Gottig N, Ottado J. doi: 10.1111/mpp.12560.
  • Xanthomonas citri ssp. citri requires the outer membrane porin OprB for maximal virulence and biofilm formation. Mol Plant Pathol. 2017; 18(5):720-733. Ficarra FA, Grandellis C, Galván EM, Ielpi L, Feil R, Lunn JE, Gottig N, Ottado J. doi: 10.1111/mpp.12433.
  • XacFhaB adhesin, an important Xanthomonas citri ssp. citri virulence factor, is recognized as a pathogen-associated molecular pattern. Mol Plant Pathol. 2016; 17(9):1344-1353. Garavaglia BS, Zimaro T, Abriata LA, Ottado J, Gottig N. doi: 10.1111/mpp.12364.
  • The dual nature of trehalose in citrus canker disease: a virulence factor for Xanthomonas citri subsp. citri and a trigger for plant defence responses. J Exp Bot. 2015; 66(9):2795-811. Piazza A, Zimaro T, Garavaglia BS, Ficarra FA, Thomas L, Marondedze C, Feil R, Lunn JE, Gehring C, Ottado J, Gottig N. doi: 10.1093/jxb/erv095.

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