La Bacteria Filamentosa Frankia

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Escuela acadmico profesional de Biologa y Microbiologa

AISLAMIENTO DE FRANKIA SP.

ASIGNATURA DOCENTE ALUMNAS

: Microbiologa de Suelos : Blgo. Isabel Ancco : [06-29559] Ana Julissa Naquiche Calero [07-30712] Gricel Marilia Martnez Roncal

AO

: 5to ao

TACNA PERU 2011

Aislamiento de Frankia sp.

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INTRODUCCIN

Frankia es una bacteria filamentosa o actinomiceto, fijadora de nitrgeno, que cuando vive en asociacin con ciertas plantas, induce en sus races la formacin de ndulos fijadores de nitrgeno. Los beneficios de esta simbiosis se conocen desde hace muchos aos y ya desde 1886 se supona que el endofito de estas plantas era microbiano. Se han encontrado evidencias fsiles del Pleistoceno del rbol aile o aliso cuyos ndulos albergaban actinomicetos en su interior. Sin embargo no fu sino hasta 1978 en que el grupo del Dr. Torrey, en la Universidad de Harvard, logr aislar y hacer cultivos puros del actinomiceto Frankia. La simbiosis formada por la bacteria Frankia y el ndulo radical de la planta se conoce con el trmino de actinorriza. Se han descrito en la actualidad alrededor de 200 especies de angiospermas, llamadas Plantas Actinorrzicas, distribudas en ocho familias botnicas, que son portadoras de ndulos radicales fijadores de nitrgeno formados por Frankia. El hecho de que esta bacteria filamentosa haga simbiosis con miembros de varias familias, muestra una de las grandes diferencias que existen entre ella y la otra bacteria simbitica fijadora de nitrgeno, Rhizobium, cuyos gneros hospederos pertenecen en su mayora a la familia de las leguminosas. La capacidad de adaptacin de las plantas actinorrzicas a suelos marginales seguramente est relacionada no solo a su capacidad de autoabastecerse de nitrgeno a travs de su simbiosis con Frankia, sino tambin a que se asocian con hongos endo y ectomicorrzicos, simbiosis que las provee de muchos nutrientes, sobretodo de fsforo. Algunas de estas plantas responden a la falta de fsforo en el suelo con la formacin de races protoides o races en racimo, lo que les permite captar mas eficientemente el poco fsforo disponible en el suelo.

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Este tipo de races se llaman proteoides porque fueron observadas por primera vez en la familia Proteaceae y posteriormente han sido observadas tambin en las leguminosas y en las plantas actinorrzicas. Se trata de grupos densos de raicillas de la misma longitud que producen gran cantidad de pelos y ocurren en intervalos a lo largo de las races laterales dando la impresin de ser un cepilln de botellas.

Fig. 01. Esquema de raz lateral de una planta actinorrzica con races protoides o agrupadas, con muchos pelos, que les permiten capturar nutrientes.

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En resumen, las plantas actinorrzicas son capaces de formar varias y diferentes asociaciones con microorganismos del suelo

Fig. 02. Esquema de una relacin tetrapartita, es decir, un rbol actinorrzico asociado con 3 diferentes microorganismos del suelo formando diferentes tipos de simbiosis, ndulos fijadores de N2, ectomicorriza y micorriza arbuscular.

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I.

GENERALIDADES Esta revisin debe enfocar la bacteria Frankia, su morfologa, su fisiologa, su gentica y ecologa. Sin embargo, no nos parece que est de mas conocer un poco a las plantas que la alojan en sus races, ya que hemos escuchado poco de ellas. Quiz el lector se anime a buscar en las altiplanicies de los pases tropicales otras plantas que no han sido descritas como actinorrzicas, como nosotros, que tuvimos esta emocionante experiencia. Es en los pases templados donde se han hecho la mayora de las exploraciones. Esperemos que al conocer este recurso natural, tambin podamos motivar a los estudiantes a estudiar la bacteria.

II.

LAS PLANTAS HOSPEDERAS Las plantas actinorrzicas son arbustos o rboles que habitan muy diversos ecosistemas y se adaptan a condiciones ambientales extremas como suelos salinos, terrenos pantanosos y ambientes polares. Todas estas plantas tienen en comn que son de rpido crecimiento y una gran capacidad de crecer en suelos de baja fertilidad o despus de algn disturbio (como erupciones volcnicas e incendios), y son frecuentemente las pioneras en el desarrollo de la sucesion de la comunidad vegetal Ninguna de las especies hospederas de Frankia son plantas de inters agrcolas; estas plantas tienen importancia econmica como productoras de madera y de lea, son de inters silvcola, recuperacin de terrenos y algunas en jardinera. Aunque no se conocen usos agrcolas de estas plantas, los frutos de algunas de ellas son de consumo humano en Europa como es el mirto de mar (Hippophe rhamnoides ), cuyos frutos son ricos en vitamina C, E y F, carotenos, y los actualmente muy mencionados cidos omega 3 y omega 6 (cidos linoleco y linolnico); con estos frutos se prepara cidra, cerveza y jaleas Las plantas actinorrzicas son principalmente templadas, a diferencia de las leguminosas que son en su mayora y originalmente del trpico. Muchas de estas

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plantas son muy importantes en pases de latitud alta donde las condiciones no son favorables para las leguminosas y s para las actinorrzicas permitindoles un crecimiento vigoroso. En los perodos glacial y post-glacial fueron muy abundantes en Amrica del Norte y en Europa donde colonizaron los depsitos glaciales pobres en nitrgeno y aceleraron el desarrollo del suelo con incorporacin de materia orgnica rica en nitrgeno. El significado de la simbiosis actinorrzica es su valor ecolgico, no solo porque son plantas que se adapten a los suelos empobrecidos y a ambientes extremos o porque sean especies pioneras, sino porque adems, esta simbiosis tiene un papel ecolgico en el balance global del nitrgeno e incrementa la productividad de muchas comunidades vegetales vecinas. Utilizando los mismos mtodos de medicin, las cantidades de nitrgeno fijado por estas plantas usualmente son mas grandes o comparables con las cantidades fijadas por las leguminosas; se considera que las tasas de acumulacin anual de nitrgeno van de 60 a 320 kg/ha/ao en plantaciones de aile . El incremento de la productividad de los sitios en las comunidades de plantas vecinas se explica por diferentes razones: 1) se incorpora nitrgeno al suelo a travs de hojarasca que cae al mismo 2) se transfiere parte del nitrgeno que ellas fijan hacia las plantas vecinas a travs de la red subterrnea de hifas de la ectomicorriza que va de unas plantas a otras 3) el nitrgeno orgnico se mineraliza rpidamente en las plantaciones donde hay plantas actinorrzicas; la cantidad de nitrgeno mineralizado en las plantaciones de Elaeagnus umbellata llega hasta 236 kg por hectrea en un ao. La distribucin filogentica de estas plantas entre las angiospermas ha conducido a muchas dudas en cuanto a la evolucin de las simbiosis fijadoras de nitrgeno. Cronquist hace el siguiente esquema de clasificacin con base en caractres morfolgicos: tres de las familias actinorrzicas (Betulaceae, Casuarinaceae y Myricaceae) se agrupan en la subclase Hamamelidae, otras tres (Elaeagnaceae,

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Rhamnaceae y Rosaceae) se agrupan en la subclase Rosidae y las otras dos familias (Datiscaceae y Coriariaceae) en otras dos subclases (Dilleniidae y Magnolidae). Sin embargo, la introduccin de la filogenia molecular ha dado resultados muy interesantes y se ha mostrado que las simbiosis rhizobiana y actinorrzicas forman un solo grupo y apoyan un solo origen de la predisposicin a la simbiosis. Un estudio ms profundo sobre el anlisis de secuenciacin de nucletidos del gene del cloroplasto que codifica para la subunidad grande de la ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa (Rubisco), reafirma que todas las plantas noduladas forman un grupo coherente e indica mltiples orgenes de la simbiosis dentro del grupo Finalmente, nos gustara comentar que un rbol actinorrzico nativo de Mxico, el aile o aliso (Alnus sp.) muestra que tiene la potencialidad de ser usado con xito en restauracin ecolgica, problema que requiere solucin urgente en Mxico (y en todo el planeta). En Mxico otro rbol actinorrzico ha dado buenos frutos, se trata de Casuarina. Esta planta, capaz de crecer en arena, fue introducida para estabilizar los mdanos de la costa del Golfo de Mxico (y evitar que el mar le ganara terreno al continente) y como cortina para proteger a las poblaciones cercanas al puerto de Veracruz de la lluvia de arena y sales producida por el arrasador y veloz viento del norte. Es tambin un rbol capaz de tolerar la adversidad de los ejes viales de la ciudad de Mxico; ha podido crecer y fructificar en esas condiciones.

III.

LOS NDULOS Los ndulos actinorrzicos son perennes y tienen forma de estructuras coraloides con muchos lbulos; cada lbulo es una raz lateral modificada. El tamao de los ndulos vara con la planta de la que se trate y es muy comn encontrar en el campo ndulos de 3 a 5 cm de dimetro; nosotros encontramos uno de 15 cm en las races de Alnus accuminata

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En los ndulos de las leguminosas el tejido vascular se bifurca rodeando a las clulas infectadas por Rhizobium, mientras que en los ndulos actinorrzicos el tejido vascular se encuentra en la parte central y, hacia los lados, en el cortex, se encuentran las clulas que contienen a la bacteria Frankia. Adems de la estructura, tambin la ontogenia de los ndulos es diferente en las leguminosas; en stas el primordio del ndulo se forma en el cortex, mientras que en las plantas actinorrzicas se forma en el periciclo, de manera que la bacteria tiene que atravesar casi o todo el cortex de la raz para llegar a las clulas nodulares. Los ndulos fijadores de N2 generalmente s