2 german tortosa

  • View
    208

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

 

Transcript

  • 1. La enzima xido Nitroso Reductasa de B. japonicum es clave en la mitigacin de la emisin de N2 O por ndulos de plantas de soja Tortosa, G., Jimena-Bonillo, J.D., Hidalgo-Garca, A. , Bedmar, E.J., Mesa, S. y Delgado, M.J. Grupo de investigacin Metabolismo del Nitrgeno Departamento de Microbiologa del Suelo y Sistemas Simbiticos. Estacin Experimental del Zaidn (EEZ), CSIC. Apartado Postal 419, 18080-Granada
  • 2. Control de la emisin del gas invernadero N2 O por bacterias endosimbiticas asociadas a cultivos de leguminosas Plan Nacional (AGL2010-18607) Investigadora Principal: Dra. M Jess Delgado Igeo Ao Inicio: 2011 Ao Fin: 2014
  • 3. Mecanismos de emisin de N2 O en un suelo agrcola Dos procesos microbiolgicos fundamentales: Nitrificacin y Desnitrificacin Un exceso de abonado nitrogenado (nitrato, amonio, etc.) afecta a dichos procesos incrementando la emisin de N2 O Baggs (2008)
  • 4. Reduccin de emisiones de N2 O en la agricultura: Reducir dependencia de los fertilizantes nitrogenados sintticos Desarrollo agricultura sostenible, eficaz y competitiva con el menor coste medioambiental. Estrategia que cumple ambos criterios: Fijacin Biolgica de Nitrgeno (FBN) por la simbiosis rizobio- leguminosa Permite incrementar la fertilidad de los suelos sin perjudicar el medio ambiente,... aunque en algunas condiciones, tambin puede contribuir a la emisin de N2 O
  • 5. Bradhyrhizobium japonicum-Glycine max L. Sinorhizobium meliloti-Medicago sativa L. Rizobios, bacterias del suelo gram-negativas capaces de fijar nitrgeno tanto en vida libre como por simbiosis con plantas leguminosas mediante la formacin de ndulos en las races Estos microorganismos poseen la enzima nitrogenasa (FBN) Algunos modelos de estudio: B.japonicum-soja y S.meliloti-alfalfa
  • 6. Sistemas modelo de estudio de la FBN y de la desnitrificacin: B.japonicum-soja y S.meliloti-alfalfa La xido nitroso reductasa (N2 OR) es la nica enzima conocida capaz de reducir el N2 O a N2
  • 7. Prcticas agrcolas y factores ambientales que influyen tanto en su actividad como en su regulacin pueden ser claves en la reduccin de la emisin de N2 O Richardson et al., (2009)
  • 8. Objetivo de la investigacin: FBN como estrategia para reducir la emisin de N2 O (B.japonicum-Soja y S.meliloti-Alfalfa) Hiptesis: Estudio combinado de la FBN y desnitrificacin. Factores ambientales que influyen para una optimizacin de ambos procesos Tratamientos: Factores ambientales estudiados: Nitrato Hipoxia Cu y pH
  • 9. Materiales y Mtodos: Plantas de soja inoculadas con cepas de B. japonicum Riego con disolucin nutritiva (DN) con 0 y 4 mM de nitrato desde el principio segn tratamiento 35 das de crecimiento en cmara de cultivo (condiciones controladas de luz y temperatura)
  • 10. Tras el crecimiento, las races se encerraron en un sistema de cmara cerrada (Fig.) para el anlisis de N2 O por CG-ECD en el espacio de cabeza TRES CONDICIONES DE ANLISIS: Condiciones CONTROL (25% del volumen con DN) Condiciones HIPOXIA radicular inundando las races (a corto plazo o short-term) (75% del volumen con DN) Actividad N2 O reductasa (N2 OR): inyeccin de N2 O y consumo a lo largo del tiempo
  • 11. Resultados
  • 12. Efecto del nitrato y la hipoxia radicular
  • 13. Efecto del nitrato y la hipoxia radicular 0 mM nitrato 4 mM nitrato 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 PSPA(g) 0 mM nitrato 4 mM nitrato 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 PSR(g) 0 mM nitrato 4 mM nitrato 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 PSN(g) El efecto del nitrato no produce un incremento de la biomasa (PSPA y PSR) ni afecta al desarrollo nodular (PSN) En presencia de 4 mM de nitrato, la FBN parece ser la principal fuente de adquisicin de N (Snchez et al., 2011)
  • 14. Efecto del nitrato y la hipoxia radicular CONTROL (0 mM nitrato) HIPOXIA (0 mM nitrato) CONTROL (4 mM nitrato) HIPOXIA (4 mM nitrato) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Tasa de emisin (6-4h) nmolesN2O/PSN(g)/h El nitrato es fundamental para la emisin de N2 O La hipoxia radicular a corto plazo induce la emisin de N2 O CONTROL (0 mM nitrato) HIPOXIA (0 mM nitrato) CONTROL (4 mM nitrato) HIPOXIA (4 mM nitrato) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Tasa de emisin (6-4h) expresada como nmoles N2O/PSN(g)/h nmolesN2O/PSN(g)/h 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Tiempo de incubacin (h) nmolesdeN2O/PSN(g)
  • 15. Estudio del papel de la desnitrificacin
  • 16. USDA110 napA nosZ 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Tasa de emisin (6-4h) CONTROL (4 Mm nitrato) HIPOXIA (4 mM nitrato) nmolesN2O/PSN(g)/h Implicacin de la desnitrificacin en la emisin de N2 O La mutante napA no emite y la mutante nosZ si confirmando el papel de la desnitrificacin USDA110 napA nosZ
  • 17. N2 OR es fundamental para reducir el N2 O USDA110 nosZ 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 USDA110 nosZ Tiempo de incubacin (h) nmolesN2O/PSN(g) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % de consumo de N2O aadido USDA110 nosZ Cepa %deN2Oconsumido
  • 18. Principales conclusiones: La FBN del sistema simbitico B.japonicum-soja es una estrategia eficaz para reducir la dependencia de fertilizantes nitrogenados sintticos (no necesita nitrato para crecer) El nitrato es la principal causa de emisin de N2 O por los ndulos de B. japonicum Lo hace mediante el proceso de desnitrificacin del bacteroide Este proceso se desarrolla especialmente en cuando las races sufren encharcamiento a corto plazo. La N2 OR tiene un papel fundamental en la reduccin del N2 O a N2