Biosurfactants produced by metal-resistant Pseudomonas aeruginosa isolated from Zea mays rhizosphere and compost

José Luis Aguirre-Noyola; Yaneth Romero Ramírez; Jesus Carlos Ruvalcaba Ledezma; Angela Victoria Forero Forero; Renato León Rodríguez; Jeyri Toribio Jimenez

doi:10.22490/21456453.3849

Vol. 12 Núm. 1 (2021)

Publicado

23-12-2020

PDF (Inglés)

Visor (Inglés)

HTML (Inglés)

XML (Inglés)

Epub (Inglés)

Movil (Inglés)

Anexo

Cómo citar

Aguirre-Noyola, J. L., Romero Ramírez, Y., Ruvalcaba Ledezma, J. C., Forero Forero, A. V., León Rodríguez, R., & Toribio Jimenez, J. (2020). Biosurfactantes producidos por pseudomonas Aeruginosa aislada de la rizósfera y composta de la Zea mays. Revista De Investigación Agraria Y Ambiental, 12(1), 101-112. https://doi.org/10.22490/21456453.3849

Descargar cita

Métricas

Cargando métricas ...

Biosurfactantes producidos por pseudomonas Aeruginosa aislada de la rizósfera y composta de la Zea mays

DOI: https://doi.org/10.22490/21456453.3849

Sección

Área Ambiental

José Luis Aguirre-Noyola Universidad Autónoma de Guerrero, Chilpancingo

Yaneth Romero Ramírez UAGro. México

Jesus Carlos Ruvalcaba Ledezma Instituto de Ciencias de la Salud –UAEH, México

Angela Victoria Forero Forero UNAM

Renato León Rodríguez Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM, México

Jeyri Toribio Jimenez Universidad Autónoma de Guerrero

Contextualización: la Pseudomonas aeruginosa es capaz de producir biosurfactantes que tienen muchos usos en la biorremediación y producción de agentes antivirales, antibacterianos, antiparasitarios, esporicidas y antifúngicos, entre otros.

Vacío de conocimiento: este estudio describe la producción de biosurfactantes mono y di-ramnolípidos por cepas de P. aeruginosa aisladas de la rizosfera y compostas de Zea mays en el estado de Guerrero, México.

Propósito del estudio: los objetivos generales fueron investigar la producción de biosurfactantes, piocianina y tolerancia a metales pesados y la capacidad de actividad antimicrobiana de los biosurfactantes producidos por cepas de P. aeruginosa aisladas de rizosfera y composta en México.

Metodología: Se determinó la producción de biosurfactantes con base en la hemolisis agar sangre, halos azules en agar CTAB-azul de metileno, ensayo de colapso de gotas, producción de espuma en medio PPGAS, índice de emulsión (IE24) y capacidad antibacterial, las cepas se identificaron por la secuencia del gen del 16S y también se evaluó la resistencia a metales pesados.

Resultados y conclusiones: Dos cepas aisladas de la rizosfera de Zea mays (PAM8, PAM9) fueron las mejores productoras de biosurfactantes, y sus extractos mostraron actividad antimicrobiana frente a bacterias Grampositivas y Gramnegativas. PAM8 y PAM9 mostraron >30% de hidrofobicidad a hidrocarburos y fueron capaces de emulsionar tolueno, ciclohexano, petróleo, diésel y aceites. Todas las cepas mostraron el mismo perfil de tolerancia a metales pesados (As⁵⁺ > As³⁺ > Zn²⁺ > Pb²⁺ > Fe³⁺ > Cd²⁺ > Cu²⁺ > Cr⁶⁺ en concentraciones de 20, 10, 10, 6, 4, 4, 2 y 2 mM., respectivamente). El aislamiento de bacterias productoras de biosurfactantes y tolerantes a metales pesados de la rizosfera y composta de Zea mays en Guerrero demuestra que la región alberga cepas microbianas potencialmente importantes para aplicaciones industriales o de biorremediación.

Ramnolípidos, hidrocarburos, biorremediación, aplicaciones biotecnológicas

Abdel-Mawgoud, A., Lépine, F. and Déziel, E., (2010). Rhamnolipids: diversity of structures, microbial origins and roles. Applied Microbiology and Biotechnology, 86(5), pp.1323-1336. doi: 10.1007/s00253-010-2498-2.

Amani, H., Müller, M., Syldatk, C. and Hausmann, R., (2013). Production of Microbial Rhamnolipid by Pseudomonas Aeruginosa MM1011 for Ex Situ Enhanced Oil Recovery. Applied Biochemistry and Biotechnology, 170(5), pp.1080-1093. doi: 10.1007/s12010-013-0249-4.

Beal, R. and Betts, W., (2000). Role of rhamnolipid biosurfactants in the uptake and mineralization of hexadecane in Pseudomonas aeruginosa. Journal of Applied Microbiology, 89(1), pp.158-168. doi: 10.1046/j.1365-2672.2000.01104.x.

Bharali, P., Saikia, J., Ray, A. and Konwar, B., (2013). Rhamnolipid (RL) from Pseudomonas aeruginosa OBP1: A novel chemotaxis and antibacterial agent. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 103, pp.502-509. doi: 10.1016/j.colsurfb.2012.10.064.

Bodour, A., Drees, K. and Maier, R., (2003). Distribution of Biosurfactant-Producing Bacteria in Undisturbed and Contaminated Arid Southwestern Soils. Applied and Environmental Microbiology, 69(6), pp.3280-3287. doi: 10.1128/AEM.69.6.3280-3287.2003

Boles, B., Thoendel, M. and Singh, P., (2005). Rhamnolipids mediate detachment of Pseudomonas aeruginosa from biofilms. Molecular Microbiology, 57(5), pp.1210-1223. doi: 10.1111/j.1365-2958.2005.04743.x.

Brown, L., (2010). Microbial enhanced oil recovery (MEOR). Current Opinion in Microbiology, 13(3), pp.316-320. doi: 10.1016/j.mib.2010.01.011

Dao, K., Hamer, K., Clark, C. and Harshman, L., (1999). Pyoverdine production by Pseudomonas aeruginosa exposed to metals or an oxidative stress agent. Ecological Applications, 9(2), pp.441-448. doi 10.1890/1051-0761(1999)009[0441: PPBPAE]2.0.CO;2

Darvishi, P., Ayatollahi, S., Mowla, D. and Niazi, A., (2011). Biosurfactant production under extreme environmental conditions by an efficient microbial consortium, ERCPPI-2. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 84(2), pp.292-300. doi: 10.1016/j.colsurfb.2011.01.011.

Das, P. and Ma, L., 2013. Pyocyanin pigment assisting biosurfactant-mediated hydrocarbon emulsification. International Biodeterioration & Biodegradation, 85, pp.278-283. doi 10.1016/j.ibiod.2013.07.013

Dimkpa, C., Merten, D., Svatoš, A., Büchel, G. and Kothe, E., (2009). Siderophores mediate reduced and increased uptake of cadmium byStreptomyces tendaeF4 and sunflower (Helianthus annuus), respectively. Journal of Applied Microbiology, 107(5), pp.1687-1696. doi: 10.1111/j.1365-2672.2009.04355.x.

El Zeftawy, M. and Mulligan, C., (2011). Use of rhamnolipid to remove heavy metals from wastewater by micellar-enhanced ultrafiltration (MEUF). Separation and Purification Technology, 77(1), pp.120-127. doi:10.1016/j.seppur.2010.11.030

Hassan, H. and Fridovich, I., (1980). Mechanism of the antibiotic action pyocyanine. Journal of Bacteriology, 141(1), pp.156-163. doi: 10.1128/JB.141.1.156-163.1980

Hassan, S., Abskharon, R., Gad El-Rab, S. and Shoreit, A., (2008). Isolation, characterization of heavy metal resistant strain of Pseudomonas aeruginosa isolated from polluted sites in Assiut city, Egypt. Journal of Basic Microbiology, 48(3), pp.168-176. doi: 10.1002/jobm.200700338.

Janek, T., Łukaszewicz, M., & Krasowska, A. (2013). Identification and characterization of biosurfactants produced by the Arctic bacterium Pseudomonas putida BD2. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 110, 379–386. doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.05.008.

Kaczorek, E., & Olszanowski, A. (2010). Uptake of Hydrocarbon by Pseudomonas fluorescens (P1) and Pseudomonas putida (K1) Strains in the Presence of Surfactants: A Cell Surface Modification. Water, Air, & Soil Pollution, 214(1–4), 451–459. Doi:10.1007/s11270-010-0436-7

Maier, R. M., & Soberón-Chávez, G. (2000). Pseudomonas aeruginosa rhamnolipids: biosynthesis and potential applications. Applied Microbiology and Biotechnology, 54(5), 625–633. Doi:10.1007/s002530000443

Müller, M. M., Kügler, J. H., Henkel, M., Gerlitzki, M., Hörmann, B., Pöhnlein, M., Syldatk, C., & Hausmann, R. (2012). Rhamnolipids—Next generation surfactants? Journal of Biotechnology, 162(4), 366–380. doi: 10.1016/j.jbiotec.2012.05.022

Nie, M., Yin, X., Ren, C., Wang, Y., Xu, F., & Shen, Q. (2010). Novel rhamnolipid biosurfactants produced by a polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacterium Pseudomonas aeruginosa strain NY3. Biotechnology Advances, 28(5), 635–643. doi: 10.1016/j.biotechadv.2010.05.013

Pacwa-Płociniczak, M., Płaza, G. A., Piotrowska-Seget, Z., & Cameotra, S. S. (2011). Environmental Applications of Biosurfactants: Recent Advances. International Journal of Molecular Sciences, 12(1), 633–654. doi: 10.3390/ijms12010633.

Pirôllo, M. P. S., Mariano, A. P., Lovaglio, R. B., Costa, S. G. V. A. O., Walter, V., Hausmann, R., & Contiero, J. (2008). Biosurfactant synthesis by Pseudomonas aeruginosa LBI isolated from a hydrocarbon-contaminated site. Journal of Applied Microbiology, 105(5), 1484–1490. doi: 10.1111/j.1365-2672.2008.03893.x.

Raja, C. E., Anbazhagan, K., & Selvam, G. S. (2006). Isolation and Characterization of a Metal-resistant Pseudomonas Aeruginosa Strain. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22(6), 577–585. Doi: 10.1007/s11274-005-9074-4

Sachdev, D. P., & Cameotra, S. S. (2013). Biosurfactants in agriculture. Applied Microbiology and Biotechnology, 97(3), 1005–1016. doi: 10.1007/s00253-012-4641-8

Satpute, S. K., Banpurkar, A. G., Dhakephalkar, P. K., Banat, I. M., & Chopade, B. A. (2010). Methods for investigating biosurfactants and bioemulsifiers: a review. Critical Reviews in Biotechnology, 30(2), 127–144. doi: 10.3109/07388550903427280.

Soberón-Chávez, G. (2001). Pseudomonas aeruginosa. In: Microbios en línea, capítulo 3. Martínez Romero E. and Martínez Romero J. (eds). DGSCA, UNAM, http:// www.microbiologia.org.mx/microbiosenlinea/.

Toribio, J., Escalante, A. E., Caballero-Mellado, J., González-González, A., Zavala, S., Souza, V., & Soberón-Chávez, G. (2011). Characterization of a novel biosurfactant producing Pseudomonas koreensis lineage that is endemic to Cuatro Ciénegas Basin. Systematic and Applied Microbiology, 34(7), 531–535. doi: 10.1016/j.syapm.2011.01.007.

Toribio-Jiménez, J., Rodríguez-Barrera, MA., Valdez, M., Barrera, A., Segura, D., Wilson-Corral, V and Romero Y. (2014). Production of biosurfactants by bacteria isolated from a mine tailing zone in Southern Mexico and their resistance to heavy metals. J. bacteriol research, 6(2), 13-16. DOI: 10.5897/jbr2014.0128

Tuleva, B. K., Ivanov, G. R., & Christova, N. E. (2002). Biosurfactant Production By a New Pseudomonas Putida Strain. Zeitschrift Für Naturforschung C, 57(3–4), 356–360. doi: 10.1515/znc-2002-3-426.

Vanavil, B. (2013). Biosurfactant Production from Novel Air Isolate NITT6L: Screening, Characterization and Optimization of Media. Journal of Microbiology and Biotechnology, 23(9), 1229–1243. DOI: 10.4014/jmb.1212.12031

Viana, A. A. G., Oliveira, B. T. M. de, Cavalcanti, T. G., Sousa, K. A. de, Mendonça, E. A. de M., Amaral, I. P. G. do, & Vasconcelos, U. (2018). Correlation between pyocyanin production and hydrocarbonoclastic activity in nine strains of Pseudomonas aeruginosa. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, 5(7), 212–223. DOI: 10.22161/ijaers.5.7.28

Wang, X., Gong, L., Liang, S., Han, X., Zhu, C., & Li, Y. (2005). Algicidal activity of rhamnolipid biosurfactants produced by Pseudomonas aeruginosa. Harmful Algae, 4(2), 433–443. DOI: 10.1016/j.hal.2004.06.001

Wu, J.-Y., Yeh, K.-L., Lu, W.-B., Lin, C.-L., & Chang, J.-S. (2008). Rhamnolipid production with indigenous Pseudomonas aeruginosa EM1 isolated from oil-contaminated site. Bioresource Technology, 99(5), 1157–1164. doi: 10.1016/j.biortech.2007.02.026

Descargar cita

Derechos de autor 2020 Revista de Investigación Agraria y Ambiental

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.

Cuando RIAA recibe la postulación de un original por parte de su autor, ya sea a través de correo electrónico o postal, considera que puede publicarse en formatos físicos y/o electrónicos y facilitar su inclusión en bases de datos, hemerotecas y demás sistemas y procesos de indexación. RIAA autoriza la reproducción y citación del material de la revista, siempre y cuando se indique de manera explícita el nombre de la revista, los autores, el título del artículo, volumen, número y páginas. Las ideas y conceptos expresados en los artículos son responsabilidad de los autores y en ningún caso reflejan las políticas institucionales de la UNAD

Publicado

Cómo citar

Biosurfactantes producidos por pseudomonas Aeruginosa aislada de la rizósfera y composta de la Zea mays

H5

Palabras clave