Resumen de Adaptation of Bacillus licheniformis to molasses for improved production of a biofertilizer strain

Luis E. Mota Pacheco, Paula Cecilia Guadarrama Mendoza, Raúl Salas Coronado, Adelfo Escalante Lozada, Thomas J. Montville, Rogelio Valadez Blanco

• español

  El uso de biofertilizantes puede reducir la dependencia de los fertilizantes químicos, que no son renovables, su importación es costosa, y degradan tanto la rizósfera como el ecosistema en general. El objetivo de la presente investigación fue usar melazas de caña de azúcar para aumentar la producción de una cepa de Bacillus licheniformis que pueda usarse como biofertilizante. Una cepa de B. licheniformis con capacidad para fijar nitrógeno se aisló de una muestra de la rizósfera de cultivo de maíz y se adaptó a concentraciones de melaza de caña en incremento hasta 11 g L-1. Es posible que la naturaleza de la adaptación sea una mutación inducida por presión de selección. Un crecimiento diáuxico se observó durante la adaptación celular a diferentes concentraciones de melazas, debido probablemente a la modulación de la actividad enzimática de la célula para la absorción desde el sustrato. Las células adaptadas presentaron un aumento de seis veces su tasa de crecimiento (rX) a una concentración de melazas de 11 g L-1 en comparación con las células durante la adaptación. Con el uso de un biorreactor de 3 L, se observó un aumento de 100% en el rendimiento específico de biomasa, es decir, en la cantidad de biomasa celular producida por cantidad de melazas consumida; así como un aumento del 68% en rX en comparación con los cultivos en matraz. En conclusión, B. licheniformis MV1 se adaptó exitosamente al uso de un derivado de la industria azucarera como su sustrato principal con aumentos en el rendimiento y en la tasa de crecimiento a escala de biorreactor. Esto puede brindar una alternativa para la producción de gran escala de este micro-organismo a bajo costo y de manera sustentable para su uso como biofertilizante

• English

  The use of biofertilizers can reduce reliance on chemical fertilizers which are not renewable, are expensive to import, and degrade both the rhizosphere and the larger ecosystem. The aim of this research was to use sugarcane molasses to increase the production of a Bacillus licheniformis strain that can be used as a biofertilizer. A strain of B. licheniformis with nitrogen-fixation capability was isolated from a corn crop rhizosphere sample and adapted to increasing concentrations of sugarcane molasses up to 11 g L-1.

  The nature of the adaptation is likely to be a mutation induced by selective pressure. Diauxic growth was observed during cell adaptation at the different molasses concentration probably due to the modulation of the cell enzymatic activity for substrate uptake. The adapted cells presented a 6-fold increase in the growth rate (rX) at 11 g L-1 molasses concentration, as compared to the cells during adaptation. With the use of a 3 L bioreactor, it was observed a 100% increase in the biomass specific yield (i.e.

  amount of cellular biomass produced per amount of molasses consumed) and a 68% increase in rX in comparison with the flask cultures. In conclusion, B. licheniformis MV1 was successfully adapted to the use of a sugar industry byproduct as its main substrate with an increased yield and growth rate at a bioreactor scale. This can provide an alternative for low-cost and sustainable large-scale production of this organism for its use as a biofertilizer