Fijación Biológica de Nitrógeno entre Cepas de Rhizobium y Genotipos de Frijol Común

Abstract

RESUMEN GENERAL El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) como leguminosa manifiesta la facultad de establecer una relación simbiótica con cepas de Rhizobium, bacterias simbióticas que tienen la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico, necesario para el crecimiento, desarrollo y funcionamiento de planta y animales. La aplicación de fertilizantes nitrogenados utilizados para incrementar la producción en cultivos de importancia económica, ha ocasionado daños de contaminación al suelo y aguas por acumulación de nitratos, por lo que el uso de fertilizantes biológicos benéficos al medio ambiente es primordial para la preservación de los recursos naturales. El uso de microorganismos como las bacterias del género Rhizobium permite la sustitución parcial o total de la fertilización nitrogenada en algunas leguminosas, de tal manera que resulta de importancia la selección de cepas con habilidades infectivas y efectivas, con potencial para producir fertilizantes biológicos. De allí el objetivo de la presente investigación de evaluar y seleccionar cepas de Rhizobium aisladas de nódulos de plantas silvestres y cultivadas de frijol común, que en simbiosis con genotipos de Phaseolus vulgaris, realicen una eficiente fijación biológica de nitrógeno (FBN). Se colectaron y aislaron 27 cepas de Rhizobium procedentes de seis sitios de los estados mexicanos de Jalisco y Michoacán. Se realizó la caracterización morfológica y bioquímica de 20 de ellas por tolerancia a niveles de pH (4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0 y 8.5), a concentraciones de NaCl (1, 3, 5 y 10 %), resistencia a metales pesados (Sulfato de Zinc, Sulfato de Magnesio, Cloruro de Mercurio y Sulfato de Cobre) a tres concentraciones en todos los casos (1, 5 y 10 %) y tolerancia a 12 antibióticos. Los resultados de la caracterización morfológica mostró crecimiento rápido de los aislados (2-3 días), color blanco y bordo liso; el 70 % de las colonias mostraron forma convexa y el 60 % exhibieron aspecto traslúcido. Con la excepción de cuatro cepas que no crecieron en pH de 4.5 a 5.5, 16 mostraron crecimiento en todos los niveles evaluados. En tolerancia a Cloruro de Sodio, ningún aislado desarrolló a niveles iguales o mayores de 5 %, el 65 % lo hizo a concentraciones del 3 % y todos crecieron al 1% de concentración. En resistencia a metales pesados, todas las cepas mostraron susceptibilidad a Cloruro de Mercurio y Sulfato de Cobre, ocho fueron resistentes a Sulfato de Magnesio y solo dos a Sulfato de Magnesio y Sulfato de Zinc. En la prueba de resistencia a antibióticos, el 80 % de los aislados mostraron resistencia a 12 de los productos utilizados. El trabajo de caracterización permitió afirmar que los 20 aislados incluidos corresponden a cepas del género Rhizobium y que mostraron de manera general, viii crecimiento rápido, tolerancia a valores bajos de pH, tolerancia a concentraciones bajas de Cloruro de Sodio, susceptibilidad a metales pesados y resistencia a antibióticos. La evaluación de las 27 cepas por FBN se realizó en malla sombra con la variedad de frijol cultivado Cuarenteño como hospedero. Se registraron ocho variables: longitud de vástago (LV), peso seco de vástago (PSV), longitud de raíz (LR), peso seco de raíz (PSR), número de nódulos (NN), peso seco de nódulos (PSN), nitrógeno total en vástago (NT) y contenido de clorofila (CL). Los datos obtenidos se sometieron a análisis de varianza, de agrupamiento a través de componentes principales y de conglomerados mediante la distancia Euclidiana siguiendo el método de Ward. Además, con los valores de NN y PSN se calculó el índice de eficiencia en nodulación (IEN) y con las variables PSV, PSR y NT, se calculó el índice de eficiencia en fijación de nitrógeno (IEF). Se encontraron diferencias altamente significativas en las variables estudiadas. Los índices de eficiencia en nodulación y en fijación de nitrógeno, indicaron que por grupo, las cepas procedentes de frijol domesticado fueron superiores a los aislados de frijol silvestre. Dentro de grupos sobresalieron los aislados de frijol silvestre Rhizojal VC3 y Rhizojal SA2, igualando en eficiencia a los aislados de frijol cultivado Rhizojal ZCB3, Rhizojal TP2, Rhizojal TP3 y Rhizojal ZMA1. La evaluación de 20 genotipos de frijol común por FBN, 10 de la forma silvestre y 10 de la forma cultivada (cinco de hábito arbustivo y cinco de hábito trepador) inoculados con un compuesto de tres cepas seleccionadas por nodulación, se realizó en condiciones de malla sombra. Se registraron las mismas ocho variables cuantificadas en al ensayo de evaluación de cepas y se realizaron análisis estadísticos similares. Se encontró variabilidad genética entre grupos y dentro de los grupos. Por índice de eficiencia en nodulación y fijación de nitrógeno, sobresalieron los genotipos silvestres ROL 633 y ROL 486 y entre los cultivados las variedades de hábito arbustivo Cuarenteño y Peruano 16. Estos resultados sugieren que existe el potencial para seleccionar cepas de Rhizobium eficientes en FBN, así como genotipos de frijol con mayor capacidad en fijación biológica de nitrógeno en simbiosis con cepas igualmente eficientes en FBN.