Resumen de Promoción de crecimiento en trigo (Triticum turgidum L. subsp. durum) por la co-inoculación de cepas nativas de Bacillus aisladas del Valle del Yaqui, México

Jonathan Rojas Padilla, Luis Abraham Chaparro Encinas, Rosa Icela Robles Montoya, Sergio de los Santos Villalobos

• español

  Resumen Introducción: Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (RPCV) son un grupo de bacterias rizosféricas con la habilidad de promover el crecimiento y la salud de las plantas, y restaurar la fertilidad del suelo. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la promoción del crecimiento en el cultivo de trigo (Triticum turgidum L. subsp. durum) por la co-inoculación de cepas nativas del género Bacillus aisladas del Valle del Yaqui, México, para su potencial uso como inoculante microbiano. Método: Tres cepas bacterias obtenidas de la Colección de Microorganismos Edáficos y Endófitos Nativos (COLMENA), aisladas del cultivo de trigo en el Valle del Yaqui, fueron estudiadas. Primeramente, se realizó la identificación molecular de las cepas mediante la secuenciación del gen 16S RNAr, mediante la plataforma Sanger. Además, las cepas bacterianas fueron caracterizadas metabólicamente mediante actividades funcionales asociadas a la promoción del crecimiento vegetal (producción de indoles, solubilización de fósforo insoluble, y producción de sideróforos). Finalmente, el impacto de la inoculación de estas cepas individualmente, y en consorcios fue determinado utilizando el cultivo de trigo (Triticum turgidum L subsp. durum) como planta modelo, simulando las condiciones edafo-climáticas del Valle del Yaqui. Las variables morfométricas medidas fueron la longitud aérea y de raíz, peso seco aéreo y de raíz, e índice de biovolumen. Resultados: Las cepas TRQ8, TRQ65 y TE3T fueron afiliadas taxonómicamente a Bacillus megaterium, Bacillus paralicheniformis y Bacillus cabrialesii, respectivamente; dicha clasificación fue soportada por sus características macro-microscópica como: su forma bacilar y tinción Gram positiva, que son características propias de este género bacteriano. Las cepas en estudio tuvieron la capacidad de producir indoles, siendo B. paralicheniformis TRQ65 quien presentó mayor producción con 39.29 µg/mL. Mientras que en la prueba de solubilización de fósforo insoluble las 3 cepas mostraron la capacidad en un rango de índice de solubilización de 1.37 a 1.43; finalmente, solamente la cepa B. megaterium TRQ8 mostró un índice de producción de sideróforos de 8.17. La inoculación del consorcio B. megaterium TRQ8 + B. paralicheniformis TRQ65 mostró los mayores incrementos en las 5 variables medidas en la planta, diferencia significativa (p<0.05) vs. el tratamiento no inoculado, la longitud aérea y radical mostró un incremento de 6 y 10% respectivamente, mientras que la biomasa seca aérea aumentó 60% y la biomasa seca radicular se incrementó en 82%. El índice de biovolumen se incrementó en 18% por la inoculación de dicho consorcio bacteriano. Discusión o Conclusión: Las cepas estudiadas presentan características de promoción de crecimiento in vitro e in vivo. Sin embargo, la co-inoculación de B. megaterium TRQ8 y B. paralicheniformis TRQ65 incrementó su capacidad de promoción del crecimiento en plantas de trigo. Por lo cual, los mecanismos asociados a dicho efecto, así como sus funciones ecológicas e interacción con los factores bióticos y abióticos de los agro-sistemas deben ser estudiadas para su validación en diferentes agroecosistemas, antes de su utilización extensiva como un inoculante microbiano.

• English

  Abstract Introduction: The rising demand for food worldwide required the development of sustainable production alternatives. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) is a group of rhizospheric bacteria with the ability to promote good plant health and growth, as well as to restore soil fertility. The objective of this study was to evaluate the growth promotion of wheat (Triticum turgidum L. subsp. durum) plants, by co-inoculation of native Bacillus strains isolated from the Yaqui Valley, Mexico, for their potential use as a microbial inoculant. Methods: Three bacterial strains obtained from the Collection of Edaphic Microorganisms and Native Endophytes (COLMENA), isolated from wheat commercial fields in the Yaqui Valley, were studied. First, the molecular identification of strains was performed by sequencing the 16S rRNA gene, by using the Sanger platform. In addition, bacterial strains were metabolically characterized by functional activities associated with the promotion of plant growth (production of indoles, solubilization of insoluble phosphorus, and production of siderophores). Finally, the impact of the inoculation of these individual strains, and in consortia was determined in durum wheat (Triticum turgidum L subsp. durum), simulating the edaphoclimatic conditions of the Yaqui Valley. The morphometric variables measured were aerial and root length, aerial and root dry weight, and biovolume index. Results: The strains TRQ8, TRQ65, and TE3T were taxonomically affiliated with B. megaterium, B. paralicheniformis, and B. cabrialesii, respectively. This classification was supported by its macro-microscopic characteristics such as its bacillary form and Gram-positive staining, which are characteristic of this bacterial genus. Those strains had the ability to produce indoles, strain B. paralicheniformis TRQ65 had the highest production with 39.29 µg/mL. All studied strains showed the ability to solubilize insoluble phosphorus, solubilization index ranged from 1.37 to 1.43. Finally, only B. megaterium TRQ8 showed a siderophore production index of 8.17. Inoculation of the B. megaterium TRQ8 + B. paralicheniformis TRQ65 consortium showed the greatest increases in the 5 variables measured, significant difference (p <0.05) vs. the un-inoculated treatment, aerial and radical length showed an increase of 6 and 10%, respectively, while aerial dry biomass increased 60%, and root dry weight increase 82%. This consortium showed an 18% higher biovolume index than the un-inoculated treatment. Discussion or Conclusion: The strains studied showed growth promotion traits in vitro and in vivo. However, co-inoculation of these strains increased their ability to promote growth in wheat plants. Therefore, the mechanisms associated with this effect, as well as their ecological functions and interaction with the biotic and abiotic factors of agro-systems must be further studied for extensive use as a microbial inoculant.