Science and Technology Production
Thesis
Date
01/01/2014
Summary
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SIGEVA
La fijación biológica del nitrógeno (FBN) es una conversión natural de nitrógeno del aire a amonio que realizan bacterias y arqueas. Una parte importante del estudio sobre la FBN se enfoca en la posibilidad de reemplazar parte de la demanda de fertilizantes nitrogenados de cultivos mediante la asociación con bacterias diazotróficas. Estos enfoques podrían contribuir a armonizar el trilema alimentación, energía y medio ambient...
La fijación biológica del nitrógeno (FBN) es una conversión natural de nitrógeno del aire a amonio que realizan bacterias y arqueas. Una parte importante del estudio sobre la FBN se enfoca en la posibilidad de reemplazar parte de la demanda de fertilizantes nitrogenados de cultivos mediante la asociación con bacterias diazotróficas. Estos enfoques podrían contribuir a armonizar el trilema alimentación, energía y medio ambiente, como principales desafíos de la Humanidad. En esta tesis se abordó el mejoramiento mediante ingeniería metabólica de la bacteria diazotrófica de vida libre Azotobacter vinelandii respecto a su capacidad de excreción de amonio para el desarrollo de biofertilizantes nitrogenados. Para ello se modificaron las rutas de regulación de la fijación y de asimilación del nitrógeno, obteniéndose diferentes cepas con propiedades distintivas de excreción de amonio. Se demostró que a diferencia de la cepa salvaje, los tipos de cepas obtenidos fueron incapaces de percibir el estado nitrogenado celular, expresaron los genes de la nitrogenasa constitutivamente, y excretaron amonio al medio de cultivo. Sin embargo, cuando ambos mecanismos (desregulación de la fijación de nitrógeno y disminución de la asimilación de nitrógeno) fueron apilados en una misma bacteria no se observó un efecto aditivo en las propiedades de excreción, y por el contrario la cepa resultante presentó un marcado fenotipo mutante de crecimiento diazotrófico. Estos resultados proveen confirmaciones genéticas de una posible regulación metabólica que podría ajustar las tasas de fijación y asimilación de nitrógeno en A. vinelandii. Las cepas obtenidas, principalmente la que presentan desregulación de la fijación biológica de nitrógeno y la que presenta modificada la asimilación de amonio, fueron capaces de mantener el cultivo diazotrófico de microlgas eucariotas de interés biotecnológico en una asociación microbiana artificial con organismos diazotróficos genéticamente modificados. Esta tesis provee una prueba de concepto según la cual las asociaciones artificiales presentarían una estrategia alternativa para el cultivo intensivo y producción sostenible de biomasa algal y otras materias primas agrícolas a expensas del carbono y el nitrógeno del aire.
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Key Words
INGENIERÍA METABÓLICABIOCOMBUSTIBLESBIOMASA ALGALBIOFERTILIZANTES NITROGENADOS