Microbiología de Suelos Laura Castaño UNAD 2024

 

Curso: Microbiología de Suelos

Código:303019

Tarea 2. Reconocimiento de la microbiología y sus contribuciones en la agricultura sostenible.

Estudiantes:

JENIFER CAMILA BENAVIDES ARAUJO

LAURA MILENA CASTANO BELTRAN

JAMERZON ESTIBEN NUNEZ MUNOZ

DAVID LEONARDO PEREZ CHARO

KARINA ZAMBRANO TRUJILLO

TUTORES:

CLAUDIA MILENA OSPINA LOPEZ

UNAD 2024

Desarrollo de la actividad

Microorganismos presentes en el suelo y algunas características

Los microorganismos del suelo son esenciales para mantener la fertilidad y la salud del ecosistema terrestre. Algunos de los principales grupos de microorganismos que se encuentran en el suelo incluyen:

1. Bacterias:
• Son los microorganismos más abundantes en el suelo.
• Realizan procesos de descomposición de materia orgánica y fijación de nitrógeno (por ejemplo, Rhizobium en leguminosas).
• Pueden ser aerobias (requieren oxígeno) o anaerobias (viven sin oxígeno).
2. Hongos:
• Se encargan de descomponer la materia orgánica compleja, como la celulosa y la lignina.
• Forman asociaciones simbióticas con las raíces de las plantas (micorrizas), lo que ayuda a mejorar la absorción de nutrientes como el fósforo.
• Ejemplo: Penicillium y Aspergillus.
3. Actinomicetos:
• Son bacterias filamentosas que contribuyen a la descomposición de compuestos orgánicos resistentes.
• Son responsables de la formación del característico "olor a tierra" del suelo.
• Ejemplo: Streptomyces.
4. Protozoos:
• Se alimentan de bacterias y otros microorganismos, controlando su población y reciclando nutrientes.
• Participan en la liberación de nutrientes a las plantas, como el nitrógeno.
5. Algas:
• Realizan fotosíntesis en la superficie del suelo, contribuyendo a la producción primaria de materia orgánica.
• Mejoran la estructura del suelo y contribuyen a la fijación de nitrógeno en algunos casos.
6. Virus:
• Son parásitos de bacterias (bacteriófagos) y otros microorganismos.
• Aunque no realizan actividades metabólicas propias, influyen en la dinámica microbiana al infectar bacterias.

Importancia de los microorganismos en el suelo

Los microorganismos del suelo juegan un papel crucial en varios procesos que influyen en la fertilidad del suelo y el crecimiento de las plantas:

1. Constitución del suelo:
• Formación de suelo: Los microorganismos, especialmente los hongos y bacterias, contribuyen a la formación de materia orgánica y al desarrollo de agregados del suelo, lo que mejora su estructura y retención de agua.
• Ciclo de nutrientes: Participan activamente en los ciclos de nutrientes esenciales como el nitrógeno, el fósforo, el azufre y el carbono, haciéndolos disponibles para las plantas.
2. Procesos metabólicos:
• Descomposición: Los microorganismos descomponen la materia orgánica muerta, transformándola en nutrientes disponibles, como el nitrógeno, el fósforo y el potasio, esenciales para el crecimiento de las plantas.
• Fijación de nitrógeno: Bacterias como Rhizobium fijan nitrógeno atmosférico en formas que las plantas pueden utilizar, lo que es crucial para la producción de proteínas y ácidos nucleicos.
• Micorrizas: Los hongos micorrícicos mejoran la absorción de nutrientes (especialmente fósforo) y agua por parte de las raíces de las plantas.
• Degradación de contaminantes: Microorganismos específicos pueden degradar compuestos tóxicos y contaminantes, ayudando a la bioremediación de suelos contaminados.

En conjunto, los microorganismos del suelo son esenciales para mantener la productividad agrícola y la salud de los ecosistemas terrestres. Sin ellos, el reciclaje de nutrientes sería mucho más lento y menos eficiente, lo que afectaría negativamente el crecimiento de las plantas y la calidad del suelo.

 

1. ¿Cómo puedo identificar y analizar la microbiota que existe en el suelo de mi finca? (captura de hongos y bacterias)

Para identificar y analizar la microbiota en el suelo de tu finca, es necesario realizar algunos pasos y métodos específicos de laboratorio, que incluyen el aislamiento, cultivo y análisis de hongos y bacterias presentes en el suelo:

Pasos para la identificación:

1.      Recolección de muestras de suelo:

• Toma muestras de suelo de diferentes áreas de la finca para obtener una visión representativa de los microorganismos presentes.
• Usa una pala estéril y coloca las muestras en bolsas o frascos estériles.

2.      Aislamiento de bacterias y hongos:

• Técnica de dilución: Mezcla una pequeña cantidad de suelo en agua estéril y realiza una serie de diluciones para reducir la concentración de microorganismos.
• Placas de agar: Usa medios de cultivo selectivos, como agar nutriente para bacterias y agar sabouraud para hongos. Inocula las diluciones en las placas y déjalas incubar a temperaturas adecuadas (bacterias a 25-37 °C y hongos a 25 °C).
• Incubación: Deja las placas en una incubadora por 24-72 horas, y observa el crecimiento de colonias.

3.      Identificación:

• Bacterias: Observa las colonias de bacterias bajo el microscopio para analizar su morfología (forma, color, tamaño).
• Hongos: Los hongos suelen formar colonias filamentosas, y puedes analizarlas con un microscopio para observar las hifas y esporas.
• Pruebas bioquímicas y moleculares: Para la identificación precisa, puedes realizar pruebas de gram, pruebas de fermentación o secuenciación del ADN para bacterias. Para hongos, puedes utilizar técnicas de PCR o ITS (espaciador interno transcrito).

2. Escoge un cultivo y revisa cómo puedes utilizar las micorrizas para su beneficio

Cultivo seleccionado: Maíz (Zea mays)

Las micorrizas son hongos que forman asociaciones simbióticas con las raíces de muchas plantas, incluido el maíz. Los hongos micorrícicos ayudan a las plantas a absorber mejor nutrientes del suelo, especialmente fósforo, y a mejorar su resistencia a condiciones adversas, como la sequía o la salinidad del suelo.

Beneficios del uso de micorrizas en el maíz:

• Mayor absorción de nutrientes: Las micorrizas extienden su red de hifas más allá de la zona de las raíces, lo que permite al maíz acceder a fósforo, potasio y micronutrientes que de otra forma serían inalcanzables.
• Mejora de la estructura del suelo: Las hifas micorrícicas ayudan a estabilizar el suelo, mejorando la retención de agua y aireación, factores clave para el desarrollo radicular.
• Resistencia a enfermedades: Las micorrizas proporcionan una barrera física contra patógenos y ayudan a fortalecer las defensas naturales de la planta.
• Mayor rendimiento: Estudios han demostrado que los cultivos de maíz inoculados con micorrizas producen más biomasa y tienen mejores cosechas, especialmente en suelos pobres.

Cómo utilizar micorrizas en el cultivo de maíz:

1. Inoculación del suelo: Aplicar esporas de hongos micorrícicos directamente en el suelo antes o durante la siembra. Estas esporas pueden adquirirse en productos comerciales.
2. Mejora de las condiciones del suelo: Mantener prácticas de manejo sustentable que promuevan la salud de las micorrizas, como evitar el uso excesivo de fertilizantes químicos y la labranza intensiva.
3. Asociación con cultivos de cobertura: Incluir cultivos de cobertura que también formen simbiosis con micorrizas, como leguminosas, puede mejorar la colonización micorrícica y, por lo tanto, los beneficios para el maíz.

3. ¿Qué soluciones nos pueden dar los microorganismos para recuperar y bioremediar suelos pobres y contaminados?

Los microorganismos ofrecen varias soluciones para la biorremediación y la recuperación de suelos degradados o contaminados, ya que tienen la capacidad de degradar compuestos tóxicos y mejorar la fertilidad del suelo. Algunas estrategias incluyen:

1.      Biorremediación de suelos contaminados:

• Bacterias degradadoras de hidrocarburos: Bacterias como Pseudomonas y Alcaligenes pueden metabolizar y degradar hidrocarburos presentes en suelos contaminados con petróleo, restaurando la calidad del suelo.
• Microrganismos que metabolizan metales pesados: Algunos microorganismos pueden inmovilizar o reducir la toxicidad de metales pesados en suelos contaminados, como el cromo y el mercurio, al transformarlos en formas menos tóxicas.
• Fitorremediación: Es un enfoque complementario en el que las plantas, apoyadas por microorganismos, extraen, degradan o estabilizan contaminantes del suelo.

2.      Recuperación de suelos pobres:

• Fijación biológica de nitrógeno: Las bacterias fijadoras de nitrógeno, como Rhizobium y Azospirillum, son esenciales para enriquecer suelos pobres en nitrógeno, permitiendo que cultivos como las leguminosas crezcan en suelos degradados.
• Biorrestauración con hongos micorrícicos: Estos hongos mejoran la absorción de nutrientes y aumentan la tolerancia a condiciones de estrés ambiental, como la sequía o la salinidad, en suelos empobrecidos.
• Compostaje: La descomposición de materia orgánica por microorganismos, como bacterias y hongos saprófitos, mejora el contenido de materia orgánica en suelos pobres, proporcionando nutrientes esenciales y mejorando la estructura del suelo.

 

Importancia de los microorganismos en el suelo. (Constitución del suelo, procesos metabólicos)

Los microorganismos del suelo desempeñan un papel importante en la salud de los ecosistemas terrestres y la sostenibilidad de la agricultura. Su presencia y sus actividades son esenciales para muchos procesos ecológicos que benefician a los cultivos y al medio ambiente en general. Además pueden contribuir a la salud de los ecosistemas terrestres y a la sostenibilidad de la agricultura.

Sin microorganismos, estos ciclos biogeoquímicos se verían gravemente alterados. Ciertas bacterias tienen la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en una forma utilizable por las plantas, lo que es esencial para su crecimiento. participan también en la formación de agregados que aumentan la porosidad del suelo y su capacidad para retener el agua, proporcionando así un entorno más favorable para el crecimiento de las especies vegetales.

Algunos producen hormonas vegetales, como auxinas y giberelinas, que favorecen el crecimiento de las plantas y su resistencia a condiciones adversas.

Constitución del suelo.

El suelo es un medio heterogéneo formado por partículas inorgánicas, materia orgánica, agua y aire. La microbiota del suelo hace referencia a todos los microorganismos que habitan en él y contribuyen a su formación y estructura. Se calcula que un gramo de suelo puede contener hasta mil millones de bacterias. La diversidad microbiana está influida por las propiedades químicas y físicas del suelo, así como por las prácticas agrícolas utilizadas.

Procesos metabólicos

Los microorganismos llevan a cabo toda una serie de procesos metabólicos importantes para la salud del suelo:

-          Reciclaje de nutrientes: Se encargan de reciclar nutrientes como el carbono, el nitrógeno y el fósforo. Este reciclaje es esencial para la disponibilidad de los nutrientes que las plantas necesitan para crecer.

-          Fijación biológica del nitrógeno: Ciertas bacterias convierten el nitrógeno atmosférico en una forma que puede ser absorbida por las plantas, aumentando así la fertilidad del suelo.

-          Producción de hormonas vegetales: los cuales favorecen el crecimiento de las plantas y las ayudan a tolerar condiciones desfavorables como la sequía o la salinidad elevada.

-          Formación de agregados en el suelo: a través de sus actividades metabólicas, los microorganismos contribuyen a la formación de una estructura estable del suelo, lo que mejora la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes.

Microorganismos y su rol en la biorremediación

Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la biorremediación, que se define como el uso de organismos vivos para eliminar o neutralizar contaminantes del medio ambiente. Según Angulo et al. (2022), estos organismos pueden ser utilizados para transformar compuestos tóxicos en formas menos perjudiciales, facilitando así la recuperación de suelos contaminados.

Estrategias de biorremediación

2. Consorcios microbianos: Investigaciones han demostrado que los consorcios bacterianos, que son grupos de diferentes especies de microorganismos, pueden ser más efectivos que las cepas individuales en la degradación de contaminantes específicos. Por ejemplo, se ha utilizado una combinación de bacterias junto con ciclodextrina para mejorar la biodisponibilidad de herbicidas en suelos contaminados, logrando reducciones significativas en los niveles de toxicidad.
3. Bioestimulación: Esta técnica implica la adición de nutrientes o sustratos que estimulan la actividad metabólica de los microorganismos autóctonos presentes en el suelo. Cruz et al. (2023) destacan que el uso de biosólidos como fuente de nutrientes puede incrementar significativamente la capacidad degradativa de estos microorganismos, permitiendo una remediación más efectiva.

4. Uso de hongos y bacterias específicas: Algunos microorganismos son capaces de descomponer compuestos difíciles, como pesticidas organoclorados. Un estudio mostró que al aplicar biosólidos en suelos contaminados con toxafeno, se lograron tasas de remediación del 69% al 84%, evidenciando la efectividad de esta técnica

Beneficios adicionales de los microorganismos

Además de su capacidad para degradar contaminantes, los microorganismos también mejoran la estructura del suelo y aumentan su fertilidad. Según Torres et al. (2022), los microorganismos contribuyen a la formación de materia orgánica y a la retención de nutrientes, lo cual es esencial para el crecimiento vegetal y la salud general del ecosistema

Interacción con las plantas

Los microorganismos no solo actúan sobre los contaminantes; también establecen relaciones simbióticas con las plantas, mejorando su absorción de nutrientes esenciales como el nitrógeno y el fósforo. Esto es crucial en suelos pobres donde estos nutrientes son limitados

1. Recolección de muestras de suelo

Materiales: Pala o barreno de suelo, bolsas de plástico o tubos estériles.

Lugar: Escoge diferentes puntos representativos de tu finca para obtener una muestra más completa. Evita áreas perturbadas o recientemente fertilizadas.

Profundidad: Generalmente entre 10 y 20 cm de profundidad es ideal para capturar la mayor parte del microbiota.

Muestreo aleatorio: Toma varias muestras (mínimo 5-10) y mézclalas bien para obtener una muestra compuesta.

Almacenamiento: Mantén las muestras en frío (4°C) hasta que se analicen.

2. Análisis de bacterias y hongos en laboratorio

Métodos convencionales de cultivo

Medios de cultivo selectivos:

Para bacterias: Medios como agar nutritivo o agar triptona-soja permiten el crecimiento de un amplio rango de bacterias.

Para hongos: Se utilizan medios como agar papa dextrosa (PDA) o agar Sabouraud para promover el crecimiento de hongos.

Procedimiento:

Diluir la muestra de suelo en una serie de soluciones estériles.

Diseminar en los medios de cultivo apropiados y incubar.

Incubar a diferentes temperaturas (25-30°C) durante 48-72 horas para bacterias y hasta 7 días para hongos.

Identificación macroscópica: A partir del crecimiento en placas, se observan las colonias. Las bacterias suelen formar colonias pequeñas, mientras que los hongos presentan estructuras más visibles como micelios.

Identificación microscópica: Mediante tinciones (como Gram para bacterias) o la observación directa de esporas y micelios en hongos bajo un microscopio.

Métodos moleculares

Si quieres identificar con mayor precisión las especies presentes, puedes usar técnicas moleculares como:

PCR (Reacción en cadena de la polimerasa):

Se extrae el ADN de las muestras de suelo y se amplifican genes específicos (como el gen 16S para bacterias o el gen ITS para hongos).

Luego se secuencian estos fragmentos de ADN para identificar las especies presentes.

Secuenciación masiva (metagenómica): Permite identificar todo el microbioma en una muestra de suelo sin necesidad de cultivo. Esto es útil si deseas un análisis profundo de todas las especies bacterianas y fúngicas.

Bioprospección (captura de hongos y bacterias)

Si tu objetivo es capturar microorganismos específicos para su uso o conservación, puedes emplear métodos como:

Trampas para hongos micorrízicos: Estas trampas involucran la plantación de especies vegetales específicas que se asocian con ciertos hongos.

Métodos de atracción de bacterias: Utilizar cebos específicos, como raíces de plantas o materiales ricos en nutrientes que atraigan bacterias fijadoras de nitrógeno u otros microorganismos específicos.

3. Interpretación de resultados

Una vez que tengas los cultivos y/o resultados moleculares, es importante interpretar qué tipo de bacterias y hongos están presentes:

Bacterias benéficas: Por ejemplo, Rhizobium (fijadoras de nitrógeno), Bacillus (control de enfermedades), entre otras.

Hongos benéficos: Los hongos micorrízicos mejoran la absorción de nutrientes en las plantas.

Patógenos: Algunos hongos como Fusarium o bacterias como Pseudomonas pueden ser patógenos para las plantas.

4. Laboratorios especializados

Si no tienes acceso a los equipos o materiales necesarios, puedes enviar las muestras a laboratorios especializados en análisis de microbiota de suelos. Ellos te proporcionarán un informe detallado con la identificación de especies presentes y su posible rol en la salud del suelo.

5. Monitoreo continuo

La microbiota del suelo cambia con el tiempo según las prácticas agrícolas, las estaciones y las condiciones del suelo. Por lo tanto, es recomendable hacer un monitoreo periódico para obtener una visión a largo plazo de la salud microbiana de tu finca.

Este análisis te permitirá entender mejor la calidad y la biodiversidad del suelo, lo que es clave para optimizar la productividad agrícola y la sostenibilidad del terreno.
gracias quedo atenta

Uso de Micorrizas en un Cultivo (Café)

Las micorrizas son asociaciones simbióticas entre hongos y las raíces de plantas, y su uso en cultivos como el café puede generar varios beneficios:

1. Mejora la absorción de nutrientes: Las micorrizas amplían el área de absorción de las raíces del café, permitiendo que la planta acceda a nutrientes de difícil acceso, como fósforo, nitrógeno, y micronutrientes (zinc, cobre, etc.), esenciales para un crecimiento vigoroso.

2. Aumenta la resistencia a la sequía: Las micorrizas ayudan a que las plantas de café toleren mejor el estrés hídrico, al facilitar una absorción más eficiente del agua del suelo.

3. Protección contra enfermedades: Al fortalecer el sistema radicular, las micorrizas también protegen contra patógenos del suelo, como los hongos dañinos, evitando enfermedades en las raíces.

4. Mejora la estructura del suelo: La red de hifas micorrícicas favorece la agregación del suelo, mejorando su estructura y promoviendo una mayor retención de agua y aireación, creando un ambiente favorable para el crecimiento de las plantas de café.

Soluciones que Ofrecen los Microorganismos para Recuperar y Bioremediar Suelos Pobres y Contaminados

Los microorganismos son esenciales para la recuperación de suelos degradados o contaminados. Algunas de las soluciones más importantes incluyen:

1. Biofertilización: Los microorganismos como las bacterias fijadoras de nitrógeno (ej. Rhizobium) y las bacterias solubilizadoras de fósforo (Pseudomonas) pueden mejorar la fertilidad del suelo, restaurando nutrientes esenciales para el crecimiento de plantas.

2. Fitorremediación asistida por microorganismos: Bacterias y hongos específicos pueden ayudar a las plantas a extraer y degradar contaminantes del suelo, como metales pesados (plomo, cadmio) y pesticidas. Por ejemplo, Pseudomonas putida es útil para degradar compuestos tóxicos derivados de hidrocarburos.

3. Degradación de compuestos tóxicos: Los hongos ligninolíticos, como los de la especie Pleurotus, tienen la capacidad de degradar pesticidas, hidrocarburos y otros compuestos tóxicos presentes en suelos contaminados.

4. Restauración de la microbiota del suelo: En suelos pobres, la inoculación con microorganismos benéficos (bioinoculantes) puede restaurar la biodiversidad microbiana, equilibrando el ecosistema del suelo y favoreciendo el reciclaje de nutrientes.

5. Remediación de suelos salinos: Algunos microorganismos halófilos, que toleran ambientes salinos, pueden ayudar a reducir el estrés de salinidad en las plantas, facilitando la recuperación de suelos salinizados.

Conclusiones

En conclusión, los microorganismos del suelo son herramientas poderosas para recuperar suelos contaminados y pobres, promoviendo una agricultura más sostenible y mejorando el manejo ambiental.

            Los microorganismos ofrecen soluciones prometedoras para la recuperación y remediación de suelos pobres y contaminados. A través de técnicas como la biorremediación y bioestimulación, estos organismos no solo eliminan contaminantes, sino que también mejoran la salud del suelo y fomentan un ecosistema más sostenible. 

 

Referencias

 

Angulo, V., Beriot, N., Garcia, E., Li, E., Masteling, R., y Lau, J. A. (2022). Plant–microbe eco-evolutionary dynamics in a changing world, 234, 1919–1928. https://doi.org/10.1111/nph.18015

Cruz, R., Piraneque, N. & Aguirre, S. (2023). Introducción a la biología y microbiología de suelos.Abrir este documento utilizando ReadSpeaker docReader https://editorial.unimagdalena.edu.co/Content/ArchivosLibros/tempx1x2x3x4x5x6x7x8x9x0/librox1x2x3-4253/a58c4833747914657535efca8a719efc.pdf

FAO, (2015). El suelo es un recurso no renovable. https://www.fao.org/soils-2015/news/news-detail/es/c/276277/#:~:text=Los%20suelos%20sostienen%20la%