Estimación de la fijación simbiótica de nitrógeno en leguminosas del ecosistema de bosque tropical seco en la costa de Jalisco

Abstract

N2 is a macronutrient critical for the composition of nucleic acids, proteins and other cellular components. However, the triple bond between its atoms prevents its assimilation by most living organisms. Only one group of microorganisms possessing a specialized enzymatic complex (nitrogenase) is able to take up N2 from the air and convert it into a form that can be assimilated by many other organisms. These micoorganisms may form a symbiotic association with some plants, mainly legumes, and provide them ammonium resulting from the splitting of atmospheric N. This process, called biological nitrogen fixation, represents an important mechanism that returns part of the N lost through management in productive agroecosystems. Similarly, it may act as as a biofertilizer able to replace, partially or fully, the synthetic fertilizers. Plants, in turn, provide the symbiotic N fixing microorganisms with carbohydrates they require for growth and development. This work evaluated the potential for N2 fixation in plants from a successional gradient in a tropical dry forest ecosystem located in Chamela, Jalisco. Such estimate was made from the natural abundance of the 15N isotope in the leaves of 16 species. They included fixing and non-fixing legumes and also non-fixing, non-legume plants; non-fixing plants were used to obtain reference values. Isotopic signature was lower in the majority of N fixing plants, reaching δ15N similar to the atmospheric N (0%). Non-fixing plants had higher isotopic signature, es expected, due to a higher proportion of mineral N absorbed from soil.

El nitrógeno (N) es un macronutriente fundamental en la composición de ácidos nucléicos, proteínas y otros elementos celulares. Sin embargo, el triple enlace entre los dos átomos que lo forman, impide que pueda ser aprovechado por la mayoría de los seres vivos. Solo un pequeño grupo de microorganismos que poseen un complejo enzimático especializado (nitrogenasa) son capaces de captar el nitrógeno atmosférico (N2) para convertirlo en formas asimilables para muchos otros organismos. Estos microorganismos pueden formar una asociación simbiótica con algunas plantas, en su mayoría leguminosas, aportándoles el amonio (NH4+) derivado del desdoblamiento del N2 del aire. Este proceso conocido como fijación biológica de nitrógeno (FBN), representa un mecanismo importante de reposición del N2 perdido en el manejo de ecosistemas productivos. Así mismo, figura como un potencial biofertilizante, capaz de sustituir total o parcialmente a los fertilizantes sintéticos. Las plantas, a su vez, aportan al microorganismo fijador los carbohidratos necesarios para su crecimiento y desarrollo. En este trabajo se evaluó el potencial de fijación simbiótica de N2 en plantas de un gradiente sucesional del ecosistema de bosque tropical seco localizado en Chamela, Jalisco. Dicha estimación se calculó mediante la abundancia natural del isótopo 15N en las hojas de 16 especies. Estas incluyeron leguminosas potencialmente fijadoras, leguminosas y especies de otras familias no fijadoras; las plantas no fijadoras se utilizaron para obtener valores de referencia. La firma isotópica se mostró más baja en la mayoría de las especies fijadoras de N2, alcanzando valores δ15N similares al del N2 atmosférico (0 o/oo). La categoría de especies no fijadoras de N2 tuvo una marca isotópica más alta, como se esperaba, por una mayor proporción de N mineral absorbido del suelo.