Formulación de biofertilizante.

Una composición biofertilizante que comprende las cepas bacterianas psicrofílicas aisladas a partir de la rizosferade Deschampsia antartica,

en donde la composición contiene una o más cepas bacterianas seleccionadas del grupo queconsiste de Pseudomonas antarctica DaBact TI-9 (designación de la ATCC, PTA8990), Pseudomonas trivialis DaBact 2H(designación de la ATCC, PTA8988) y Arthrobacter ssp. DaBact MII-9 (designación de la ATCC, 8989).

Formulación de biofertilizante PRIORIDAD: Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de Estados Unidos número 60/925, 444 presentada el 21 de abril de 2007.

Campo de la invención La presente invención se relaciona con biofertilizantes. Más específicamente, la presente invención se relaciona con los biofertilizantes que contienen microorganismos.

Descripción de la materia relacionada El fósforo es uno de los principales macronutrientes necesarios en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Está presente en el suelo a niveles de 400 a 1200 mg kg -1. Su ciclo en la biosfera se puede describir como sedimentario ya que no hay intercambio con la atmósfera. Los microorganismos juegan un papel central en el ciclo del fósforo. Este ciclo se lleva a cabo mediante la oxidación y una reducción cíclica en compuestos fosforados donde las reacciones de transferencia de electrones se producen entre los estados de oxidación de fosfinas (-3) a fosfatos (+5) . La concentración de fósforo soluble en el suelo es normalmente muy baja, a niveles de 1 ppm o menos. Las células aceptan varias formas de fósforo pero la mayoría se absorbe en forma de HPO42-o H2PO4.

El mecanismo principal para la solubilización de fosfato mineral es la acción de ácidos orgánicos sintetizados por microorganismos en el suelo. Esto causa la acidificación de la célula microbiana y sus alrededores. De esta manera, el fosfato inorgánico se puede liberar a partir del fosfato mineral por la sustitución de Ca2+.

Un número considerable de especies de bacterias, la mayoría asociadas con la rizosfera vegetal, son capaces de tener algún impacto beneficioso en el crecimiento vegetal. Por lo tanto, su uso como biofertilizantes, como agentes de control de otros organismos y en la mejora de la agricultura, ha sido objetivo de investigación por varios años. Sin embargo, la mayoría sino todos estos trabajos se concentran en la investigación de estos organismos en ambientes templados y/o tropicales y en gran parte en suelos alcalinos.

Se conoce que las bajas temperaturas afectan la captación de nutrientes y frecuentemente la deficiencia de fósforo es un resultado del estrés por bajas temperaturas. Las temperaturas frescas del suelo durante la temporada de crecimiento temprano son un factor que causa la deficiencia de fósforo en plantas de cultivo. El fósforo es un elemento esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Las plantas necesitan fósforo para sintetizar ATP, azúcares y ácidos nucleicos. Las plantas que padecen de deficiencia de fósforo parecen ser débiles y desarrollan tarde.La deficiencia de fósforo además causa que las plantas sean propensas a diversos estreses bióticos.

El grupo se concentró en la investigación de plantas tolerantes a bajas temperaturas, especialmente de Deschampsia antarchtica Desv. (Poacea) . La Deschampsia es una planta altamente tolerante a las fuertes condiciones de congelación y es una de las dos especies de plantas vasculares que colonizaron naturalmente la Península Antártica Marítima. La fisiología y la genética de esta planta tolerante a la baja temperatura se caracterizaron en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos US 11/120, 351 y 11/639, 474.

Nos interesamos en entender cómo esta planta tolerante a la baja temperatura es capaz de captar nutrientes para su crecimiento y desarrollo en temperaturas extremadamente bajas. La presente descripción se relaciona a las bacterias aisladas de la rizosfera de Deschampsia antarctica. Las bacterias de la rizosfera de Deschampsia antractica son extremófilas, es decir organismos que requieren condiciones extremas para crecer y reproducirse. Estas bacterias son capaces de crecer y reproducirse en temperaturas alrededor de 0°C, por lo cual pueden definirse como bacterias psicrofílicas.

Sumario del invento La invención de acuerdo con esta descripción resuelve un problema fundamental en la producción de plantas, que es su captación de agua y nutrientes (principalmente fósforo) cuando las plantas se estresan por las bajas temperaturas. La invención comprende formulaciones que contienen uno o más microorganismos capaces de solubilizar fósforo a bajas temperaturas, específicamente que comienzan a partir de 0°C. Estos microorganismos hacen posible que el fósforo presente en la roca fósforo, que normalmente no es usable por las plantas, esté biodisponible para su nutrición. Estas bacterias además contribuyen con compuestos químicos vitales para la planta, tales como agua y ácido indolacético, que es

una hormona reguladora del crecimiento de la planta. Ya que estas bacterias excretan compuestos sideróforos, estas protegen además las plantas contra el ataque de organismos fitopatogénicos.

Breve descripción de las figuras Fig.1. Cultivo de la cepa bacteriana DaBac2H aislada a partir de rizosfera de Deschampsia antarctica en una caja Petri. Fig. 2. Cultivo de la cepa bacteriana DaBac MII-9 aislada a partir de rizosfera deDeschampsia antarctica en una caja Petri. Fig. 3. Cultivo de la cepa bacteriana DaBacTI-8 aislada a partir de rizosfera de Deschampsia antarctica en una caja Petri. Fig. 4. Ilustra la comparación del gen de ARNr 16S de la cepa DaBac TI-8 con el gen de ARNr 16S parcial de Pseudomonas sp. Nj-55. Fig. 5. Ilustra la comparación del gen de ARNr 16S de la cepa DaBac 2H con el gen de ARNr 16S parcial de la cepaPseudomonas trivialis BIHB 749. Fig. 6. Ilustra la comparación del gen de ARNr 16S de la cepa DaBac MII-9 con el gen de ARNr 16S parcial deArthrobacter sp ON 14. Fig.7. Plantas de tomate inoculadas con A) biofertilizador bacteriano psicrofílico, B) biofertilizador comercial. C) Representa una planta control que se cultiva sin fertilizante. Las plantas se cultivan por 60 días en macetas bajo condiciones de invernadero. Fig. 8. Ilustra el efecto de la formulación bacteriana psicrofílica líquida en el desarrollo de las raíces y brotes de las plantas de tomate. Las plantas se recogieron del suelo 60 días después de plantadas. (A) La planta se cultiva con formulación bacteriana psicrofílica líquida. (B) La planta se cultiva con producto comercial. (C) La planta control se cultiva sin fertilizante. Fig. 9. Semilla de tomate germinada tratada con 109 CFU de formulación bacteriana psicrofílica que muestra una región de la raíz altamente desarrollada. Fig. 10 Ensayo de germinación de semillas de Triticum aestivum var Kumpa previamente desinfectadas con fungicidas comerciales e inoculada con biofertilizante bacteriano psicrofílico.

Descripción detallada de la invención

Se creó una colección de 70 cepas bacterianas a partir del suelo rizosférico de Descampsia antarcica durante los años 2002005. Las cepas se mantienen a una temperatura de -80°C. Una evaluación de la colección mostró que el 70% de las bacterias eran psicrofílicas o tenían una temperatura de crecimiento óptima alrededor de 15°C. Además, todas ellas eran capaces de crecer a 4°C.

Con el fin de cultivar las cepas de la colección las cepas se sembraron en tubos falcon con una capacidad de 15 ml que contenían el medio Luria Bertani (LB) . Las cepas se mantuvieron en agitación a 250 rpm y se incubaron a temperatura ambiente por 24 horas. Basados en las determinaciones de diversas características de las cepas de la colección se seleccionaron tres de las cepas para estudios adicionales: Pseudomonas antarctica DaBact TI 8, designación de depósito en la ATCC PTA 8990; Pseudomonas trivialis DaBact2H, designación de depósito en la ATCC PTA 8988 y Arthrobacteria sp. MII, designación de depósito en la ATCC PTA 8989. Las colonias de estas cepas bacterianas en cultivos en caja Petri se muestran en las Figuras 1, 2 y 3. Las características morfológicas y fisiológicas de las tres cepas se describen más abajo.

Caracterización de las tres cepas bacterianas:

Se estudiaron los caracteres morfológicos y fisiológicos de las tres cepas. La Tabla 1 muestra las características morfológicas de las tres cepas seleccionadas aisladas a partir de la rizosfera de Deschampsia antarctica.

Tabla 1. Características morfológicas de las tres cepas bacterianas diferentes aisladas a partir de la rizosfera deD. antartica.

Cepas Morfología de la coloniaa Textura Color Morfología de la célulaa Tinción de Gram Crecimientob

4°C 37°C

Pseudomonas antarctica Circular Mucoide Blanco Varillas cortas delgadas - + -

DaBact TI-8

Pseudomonas trivialis Circular Seco Húmedo Varillas cortas - + -

DaBact 2H

Arthrobacter spp. DaBact Circular Amarillo claro Amarillo Varillas cortas + + -

MII-9

Cepas Morfología de la coloniaa Textura Color Morfología de la célulaa Tinción de Gram Crecimientob... [Seguir leyendo]

1. Una composición biofertilizante que comprende las cepas bacterianas psicrofílicas aisladas a partir de la rizosfera de Deschampsia antartica, en donde la composición contiene una o más cepas bacterianas seleccionadas del grupo que consiste de Pseudomonas antarctica DaBact TI-9 (designación de la ATCC, PTA8990) , Pseudomonas trivialis DaBact 2H (designación de la ATCC, PTA8988) y Arthrobacter ssp. DaBact MII-9 (designación de la ATCC, 8989) .

2. La composición biofertilizante de la reivindicación 1, en donde la composición contiene cepas de Pseudomonas antarctica DaBact TI-9, Pseudomonas trivialis DaBact 2H y Arthrobacter ssp. DaBAct MII-9 en concentraciones iguales.

3. La composición biofertilizante de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 2, en donde el fertilizante se prepara antes de usar combinando una solución de la suspensión bacteriana y un producto protector solar con una solución de polisacárido.

4. Una composición biofertilizante que se prepara antes de usar combinando una suspensión bacteriana y una solución de polisacárido, en donde dicha suspensión bacteriana consiste de las cepas Pseudomonas antarctica DaBact TI-9, Pseudomonas trivialis DaBact 2H y Arthrobacter ssp. DaBact MII-9 cada una a la concentración de 1012 CFU y 1% (p/v) del producto protector solar, y dicha solución de polisacárido que es la solución de goma de guar 1% (p/v) , goma gelana, pectina, carboximetil celulosa, agar, o goma xantana.

5. La composición biofertilizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la composición de biofertilizante es para el revestimiento de semillas.

6. La composición biofertilizante de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la composición mejora la germinación de las semillas.

7. La composición biofertilizante de acuerdo con las reivindicaciones 5 a 6, en donde la composición es compatible con cualquier fungicida comercial.

8. La composición biofertilizante de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, en donde las cepas bacterianas están encapsuladas en perlas de alginato.

9. La composición biofertilizante de acuerdo con las reivindicaciones 8 a 9, en donde el biofertilizante es aplicable a las plantas de cultivo y del bosque.

10. La composición biofertilizante de acuerdo con la reivindicación 9, en donde las plantas de cultivo son plantas dicotiledóneas.

11. La composición biofertilizante de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la planta de cultivo es tomate o frijol de soya.

12. La composición biofertilizante de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las plantas de cultivo son plantas monocotiledóneas.

13. La composición biofertilizante de acuerdo con la reivindicación 12, en donde la planta de cultivo es trigo.

14. Una composición biofertilizante para usar a bajas temperaturas, dicha composición de biofertilizante comprende las cepas bacterianas Psuedomonas antarctica DaBact TI-9 (designación de ATCC, PTA8990) , Pseudomonas trivialis DaBact 2H (designación de ATCC, PTA8988) y Arthrobacter ssp. Dabact MII-9 (designación de ATCC, PTA8989) .

15. Un método para mejorar la solubilización de fósforo en el suelo, la captación de agua y minerales, o el crecimiento a bajas temperaturas por la aplicación de una composición biofertilizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.