Producción de la bacteria Bacillus subtilis INTRODUCCIÓN En 1872, Ferdinand Cohn reconoció y nombró a la bacteria Bacillus subtilis (Todar 2001). Ésta es considerada una bacteria Gram positiva, aerobia facultativa, la cual se encuentra por lo general en el suelo, aire y material de descomposición. Sin embargo, en la mayoría de condiciones no se encuentra biológicamente activo sino en forma de espora. La bacteria Bacillus subtilis se caracteriza por su habilidad para formar endosporas protectoras que permiten al organismo tolerar condiciones ambientales extremas. A pesar de no ser considerado un patógeno humano, puede causar contaminación en los alimentos (Madigan et al., 2005). Bacillus subtilis Clasificación científica Reino Bacteria Filo Firmicutes Clase Bacilli Órden Bacillales Familia Bacillaceae Género Bacillus Especie B. subtilis Fuente: Madigan 2005. Bacillus subtilis presenta una actividad fungicida natural, por lo cual es empleado como agente de control biológico. Existen dos categorías generales de cepas de Bacillus subtilis; la cepa QST713, la cual se aplica al follaje de la planta, y la cepa GB03 que se aplica directamente al suelo o como tratamiento de semillas (NYDEC 2001). Acción de Bacillus subtilis. La bacteria Bacillus subtilis produce antibióticos lipopéptidos como el iturin (actividad fúngica), el cual le ayuda a competir contra otros microorganismos ya sea matándolos o reduciendo su tasa de crecimiento. Los productos de Bacillus subtilis son hechos para varias como aplicaciones comerciales como para el control de enfermedades en plantas, lo cual incluye aplicación foliar y productos aplicados a las raíces, compost y semillas. Cuando el producto es aplicado directamente a la semilla, la bacteria coloniza el sistema de crecimiento de las raíces compitiendo con los organismos patógenos que atacan el mismo (CPL 2002). La bacteria Bacillus subtilis inhibe la germinación de la espora del patógeno, interrumpiendo el crecimiento del tubo germinativo o interfiriendo en la unión del patógeno a la planta. Al mismo tiempo, induce una resistencia contra patógenos bacterianos. De acuerdo a su fabricante, la cepa GB03 (Kodiac) ofrece una alta protección contra agentes patógenas a través de tres modos de acción: Las colonias de B. subtilis ocupan espacio en las raíces, dejando una menor área a ser ocupada por el patógeno. La cepa se alimenta de los exudados de las plantas, los cuales sirven también como alimento de los agentes patógenos; por lo tanto, priva a los mismos de una fuente de alimento inhibiendo su capacidad de crecer y reproducirse. La cepa combate los hongos patógenos a través de la producción de iturin inhibiendo el crecimiento del patógeno (Gustasfon 2004). La bacteria B. subtilis controla diversas plagas, tales como: Sclerotinia fruticola, la cual causa pudrición de la fruta cosechada. Verticillum, la cual causa necrosis en las plantas infectadas. B. subtilis ha sido utilizada en conjunto con Streptomyces gramicifaciens para controlar la pudrición de la raíz de pepino y el tomate. Fusarium spp. y Rhizoctonia spp en cultivos como sandía, tomate y papa. OBJETIVOS Determinar las condiciones de crecimiento de la bacteria Bacillus subtilis. Ejecutar a pequeña escala la producción de la bacteria Bacillus subtilis. Realizar un diseño para el área de producción de la bacteria B. subtilis. MATERIALES Y MÉTODOS Duplicado de placas de Bacillus Subtilis. Materiales. Para la siembra de Bacillus Subtilis se utilizó el Agar Nutritivo (AN) como medio cultivo, platos petri como instrumento de siembra. Se usó el aza microbiológica para realizar el traspaso de Bacillus Subtilis a las placas a incubar y evitar contaminación con microorganismos no deseados en conjunto con la cámara de flujo laminar. Para el crecimiento de las bacterias (Bacillus Subtilis) se hizo uso de la incubadora . Elaboración de placas. Para la siembra de Bacillus Subtilis se realizó el siguiente procedimiento: Inicialmente se pesaron 7 g de Agar Nutritivo y se diluyó en 250 ml de agua; se esterilizó la solución junto con los instrumentos a utilizar (aza microbiológica, platos petri) a 121 °C por 35 minuto. Luego se vertió el medio de cultivo (AN) en las placas y se dejó enfriar hasta solidificar en un ambiente estéril, utilizado una cámara de flujo laminar para la siembra. Para la siembra se utilizó el método de rayado de placa, que consistió en tomar con el aza microbiológico de la placa de la cepa de Bacillus Subtilis hacia las placas con agar nutritivo, rayando toda la superficie de la placa. Se encubó a temperatura de 35 °C. Cuadro 1. Componentes de nutrientes para matrices de Bacillus Subtilis. Medio de cultivo (Componentes) Azúcar KH2PO4 (fosfato de potasio) g / Litro 40.00 4.10 Na2HPO4 (fosfato de sodio) 4.26 NH4NO3 (nitrato de amonio) 4.00 CaCl2 (Cloruro de calcio) 0.007 MgSO4*7H2O (Sulfato de magnesio) 0.197 FeSO4*7H2O (Sulfato de hierro) Sodio EDTA 0.278 0.00148 Función de componentes Azúcar: funciona Frecuentemente son utilizados como fuente de carbono y energía por los microorganismos. Entre ellos, es común el empleo de monosacáridos como la glucosa, disacáridos como la lactosa y polisacáridos como el almidón. Ciertas bacterias no pueden utilizar los carbohidratos como nutrientes y se emplean otras sustancias puras (aminoácidos, ácidos grasos) o mezclas de sustancias orgánicas. Fosfatos: Necesario para la síntesis de ácidos nucleicos y fosfolípidos. El fósforo es esencial para el desarrollo y crecimiento de los microorganismos. Su principal función fisiológica es intervenir en procesos de acumulación y liberación de energía durante el metabolismo celular. Forma parte del proceso en el metabolismo de los carbohidratos y síntesis de proteínas. Nitrato de amonio: Este compuesto actúa como fuente de nitrógeno para el crecimiento celular. Es llevado a cabo por las bacterias, hongos. Es el receptor terminal de electrones en condiciones anaerobiosis en bacterias reductoras de sulfatos. Cloruro de calcio: La "competencia" requiere complejos cambios fisiológicos que ocurren en determinadas etapas de crecimiento y está asociada a diversos fenómenos en distintas especies de bacterias. En Streptococcus pneumoniae se ha descrito que el estado de "competencia" se logra cuando se alcanza cierta densidad celular crítica durante la fase de crecimiento exponencial y una concentración efectiva de una proteína extracelular, a menudo denominada factor de competencia FC, que induce la síntesis de ciertas proteínas involucradas en el proceso de transformación. Este factor de competencia liberado por algunas células induce la competencia de las restantes células presentes en el cultivo. Durante este estado las células además liberan al medio autolisinas que desenmascaran el sitio de unión y captación del DNA. En Bacillus subtilis la competencia se produce durante la fase estacionaria cuando la síntesis de ácidos nucleicos está disminuída. En Haemophilus spp. la competencia está asociada a células que no se dividen. Y en Neisseria gonorrhoeae, la competencia está relacionada con la presencia de pilis, ya que las células con pilis son naturalmente competentes mientras que las células sin pilis son incapaces de alcanzar la competencia. Sulfato de magnesio: Sulfato de hierro: Sodio EDTA: Es un agente quelante en las bacterias. Es una sustancia fluida con un pH neutro de 7,3. Se emplea en una concentración del 10 al 17%. Con esta solución se logra reducir a siete el grado de dureza Knoop de la dentina, posee un pequeño efecto antibacterial sobre ciertas especies bacterianas como Streptococcus alfa-hemolíticos y Staphylococcus aureus, y tiene un alto efecto antimicótico 10. Produce una reacción inflamatoria leve al contacto con tejido blando, al contacto con tejido óseo reacciona en forma similar al de la dentina. RESULTADOS Y DISCUSIÓN BIBLIOGRAFÍA CPL Scientific Publishing Services Ltd. 2001. Worldwide Directory of Agrobiologicals web page dated 8-28-2002. http://www.agrobiologicals.com/glossary/G1667.htm Gustafson LLC. Website accessed Feb.2004. http://www.gustafson.com/products/product/kodiak_vegetables/default.asp Madigan M; Martinko J. 2005. Brock Biology of Microorganisms, 11th ed., Prentice Hall. NY DEC. 2001. M. Serafini, NY State Dept. of Environmental Conservation. http://pmep.cce.cornell.edu/profiles/fungnemat/aceticacidetridiazole/bacillus_subtilis/bacillus_la bel_401.html Todar, K. 2001. The Genus Bacillus. University of Wisconsin.
