Aislamiento, selección y caracterización de bacterias con actividad celulolítica

Abstract

The production of bacterial cellulases in fungi and bacteria, has generated great interest due to the enzymatic properties of these proteins, such as their stability at high temperatures, wide pH ranges of activity, and elevated ion concentrations tolerance, among others. In this work, microorganisms with cellulolytic potential were isolated from samples of compost, worm compost (manure worms), soil from the Paricutin volcano and two other from distinct forest sites; located in Nuevo Parangaricutiro, Michoacán. We obtained 25 cellulolytic isolates, that were characterized by analysis of cell, colony morphology, Gramstain and growth kinetics in culture media supplemented with carboxymethylcellulose (CMC). The isolates underwent growth tests at different temperatures, where it was observed 8 of them were able to grow at temperatures up to 70°C and 17 were able to grow up at temperatures below 40°C. The cellulolytic activity of the isolates was quantified indirectly by measuring the reducing sugars in culture extracts growth in liquid medium for each isolate, where CMC was used as a carbon source. The isolates S1Z2A, S5Z1A and S3Z3D, showed the highest cellulolytic capacity with 100 g of glucose per mL in 22 hours of incubation. The identification and phylogeny of 18 of the 25 isolates was achieved through the comparison of the sequence of the rDNA 16S, 17 isolates presented homology with the genus Bacillus and one with the genus Stenotrophomonas spp. The phylogenetic inference based on the sequence of the gene 16S, indicated that 10 isolates are related to B. pumillus; isolates S2Z1B, S2Z1E, S2Z2E and S3Z3C are grouped with B. subtillis; S2Z1F, S2Z2B and S2Z2 with B. altitudinis/tequilensis and S1Z5A with Stenotrophomonas. Finally, S2Z1B, S2Z1E, S2Z2E, S3Z1B and S3Z3E were able to develop simultaneously in vitro in co-culture without generating antagonisms among them. We propose individual evaluation or in consortiums for biotechnological purposses.

La producción de celulasas bacterianas en hongos y bacterias celulolíticas ha generado gran interés por sus propiedades enzimáticas, tales como estabilidad a altas temperaturas, amplios rangos de pH y concentraciones de iones elevados, entre otras. En este trabajo se aislaron microorganismos con potencial celulolítico a partir de muestras de composta, lombricomposta, suelo volcánico y bosque; localizados en Nuevo Parangaricutiro, Michoacán. Se obtuvieron 25 aislados con actividad celulolítica, y se caracterizaron de acuerdo con los análisis de morfología celular, colonial, tinción de Gram y cinética de crecimiento en medios de cultivo suplementado con carboximetilcelulosa (CMC). Posteriormente se realizarón pruebas de crecimiento a diferentes temperaturas, dónde se observó que 8 eran capaces de crecer a temperaturas de hasta 70°C y 17 hasta temperaturas de 40°C. Adicionalmente se cuantificó la actividad celulolítica por medio de la determinación de azúcares reductores en extractos de los cultivos líquidos, dónde se usó CMC como fuente de carbono. Los aislados S1Z2A, S5Z1A y S3Z3D, mostraron la mayor capacidad celulolítica con 100 μg de glucosa por mL en 22 horas de incubación. La identificación y filogenia de 18 de los 25 aislados se logró a través de la comparación de la secuencia del gen ribosomal 16S, de los cuales, 17 presentaron homología con el género Bacillus y uno con el género Stenotrophomonas. Por su parte, la inferencia de relaciones filogenéticas con base en la secuencia del gen 16S, indicó que 10 aislados son afines a B. pumillus; los aislados S2Z1B, S2Z1E, S2Z2E y S3Z3C se agrupan con B. subtillis; S2Z1F, S2Z2B y S2Z2 con B. altitudinis/tequilensis y S1Z5A con Stenotrophomonas spp. Finalmente, los aislados S2Z1B, S2Z1E, S2Z2E, S3Z1B y S3Z3E fueron capaces de desarrollarse simultáneamente in vitro sin generar antagonismos. Se propone su evaluación individual o en consorcios para practicas biotecnológicas y agrícolas.