Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas
Líneas de investigación del Laboratorio de Microbiología Ambiental (L-MiA)
Responsable: Raúl Platero

Nuestro país cuenta con una gran biodiversidad de especies animales y vegetales, pero la mayor parte de esa biodiversidad es invisible a simple vista: son los microorganismos presentes en nuestros ecosistemas. Los rizobios son bacterias del suelo capaces de asociarse con plantas leguminosas y llevar adelante el proceso de fijación biológica del nitrógeno (FBN). En este proceso, las bacterias reducen el nitrógeno que se encuentra naturalmente como gas en la atmósfera, transformándolo en amonio para ser utilizado en la biosíntesis de moléculas orgánicas. La simbiosis establecida por rizobios y leguminosas permite que las plantas se desarrollen sin la necesidad de agregar nitrógeno en forma de fertilizante y que se puedan utilizadas tanto para la producción de alimento como para la recuperación de suelos degradados. Este tipo de asociaciones tienen una gran importancia ambiental y económica. En nuestro país existen cerca de trescientas especies de leguminosas nativas, sin embargo, se sabe muy poco de los rizobios con los que son capaces de formar asociaciones simbióticas.
El objetivo general del Laboratorio de Microbiología Ambiental es aportar a la caracterización de rizobios y otros microorganismos promotores del crecimiento vegetal nativos, estudiando su diversidad, sus funciones y posibles aplicaciones en la conservación y restauración de ecosistemas y en el diseño de sistemas productivos sustentables con bases agroecológicas. En este sentido, nuestras líneas de investigación van desde conocer la diversidad de bacterias benéficas naturalmente asociadas a leguminosas de nuestro país, pasando por entender los mecanismos de adaptación de estas bacterias al ambiente y a la presencia de plantas simbiontes, hasta seleccionar cepas adecuadas para su uso como biofertilizantes. Para esto desarrollamos y aplicamos técnicas de microbiología, biología molecular, ingeniería genética y cultivo vegetal en colaboración con grupos de investigación de diversas instituciones nacionales e internacionales.
Línea de investigación en Ecología Microbiana
Responsable: Claudia Etchebehere
Las bacterias son los organismos más diversos y versátiles del planeta, y controlan mayormente las tasas de los ciclos de los elementos en el ambiente. Poseen fisiologías, estrategias de comunicación y mecanismos de evolución extraordinariamente diversos y sofisticados.
Los ecólogos se han interesado en los microorganismos por mucho tiempo, pero carecían de las herramientas apropiadas para observarlos con detalle. Esto ahora ha cambiado gracias al advenimiento de técnicas moleculares.
El objetivo principal del Grupo de Ecología Microbiana es comprender los mecanismos que gobiernan las interacciones entre microorganismos y con el ambiente. En este sentido se estudian tanto ecosistemas naturales como sistemas con aplicaciones biotecnológicas. Desde el punto de vista de la Ecología Microbiana nos interesa conocer qué microorganismos están presentes, cual es la estructura de la comunidad microbiana y cuál es el rol de los microorganismos en el ecosistema. Desde el punto de vista de la aplicación nos interesa conocer la microbiología para optimizar procesos tales como biocontrol de patógenos, bioremediación, descontaminación de aguas residuales, producción de biocombustibles como hidrógeno y metano y de electricidad en celdas microbianas. Los ecosistemas que estudiamos incluyen: microorganismos del suelo, de la rizósfera de plantas, de sistemas de tratamiento de aguas residuales y de diferentes ecosistemas de la Antártida.
La complejidad del tema exige que confluyan diferentes aproximaciones metodológicas para su estudio las que comprenden disciplinas tales como la química analítica, bioquímica, biología molecular, microbiología, fisiología y ecología.
Línea de investigación: Estudio de la microbiota asociada a cultivos de interés agronómico con el fin de desarrollar prácticas agrícolas sustentables
Responsable: Federico Battistoni
El uso de fertilizantes químicos para la mejora de la productividad de los cultivos, es una práctica muy común en la actualidad. Sin embargo, dicha práctica tiene efectos muy negativo sobre el medio ambiente y sobre los costos de producción. Con respecto al medio ambiente, se estima que el 50% de los fertilizantes aplicados, muchas veces en exceso, se pierde en el suelo por lixiviación, erosión del suelo, o emisiones gaseosas. Esto trae como consecuencia la acidificación del suelo, la contaminación superficial y subterranea del agua, así como la pérdida de biodiversidad y producción de gases de efecto invernadero. Por otra parte, los fertilizantes químicos son uno de los principales gastos de producción en la agricultura de países como el nuestro, el cual importan gran porcentaje de los mismos. Estas problemáticas hacen necesaria la búsqueda de alternativas sustentables, económica y ambientalmente, al uso de fertilizantes químicos.
En este contexto surge como una excelente alternativa biotecnológica el uso de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) sujeto de estudio de nuestro grupo. Los mecanismos por los cuales las bacterias promueven el crecimiento vegetal pueden clasificarse en directos o indirectos. Entre los mecanismos directos se incluye: 1- la producción de fitohormonas (auxinas, giberlinas, citoquininas), o proteínas que regulan sus niveles en la planta como la ACC desaminasa; 2- la fijación biológica del nitrógeno (FBN); 3- el incremento en la solubilización de minerales (ej. P, K, Fe); 4- la producción de sustancias fenólicas estimulantes de la germinación de semillas, la emergencia y el establecimiento de la plántula. Por otra parte, la promoción indirecta del crecimiento incluye: 1- el control biológico de fitopatógenos mediante la inducción de los mecanismos de defensa de la planta, la producción de sustancias antagónicas, la competencia por el hábitat ecológico o sus nutrientes; 2- el favorecer la tolerancia a estreses abióticos. La promoción del crecimientopor las bacterias depende de la especificidad de la interacción planta-bacteria, en donde influye el genotipo de la planta, la microbiota asociada a la misma, el tipo de suelo, así como de las condiciones agroclimáticas. Esto resalta el hecho de la importancia de realizar los estudios para cada caso bacteria-planta particular.
En nuestro grupo nos centramos particularmente en el estudio de las bacterias endófitas, aquellas que colonizan activamente los tejidos internos de las plantas y establecen asociaciones sin causarle daño aparente. En contraste con los sistemas endosimbióticos o patogénicos bien estudiados, poco se sabe de las bases moleculares de la interacción endófito-planta hospedera. Sin embargo, existe una amplia evidencia del efecto PCV que éstas confieren a plantas de interés agronómico, siendo un campo de estudio en constante desarrollo. En este sentido el estudio y explotación de dicha interacción puede jugar un rol significativo en la sustentabilidad de los sistemas de producción agrícolas siendo el área de estudio de nuestro grupo. Entre los cultivos de interés nacional que estudiamos se encuentran el sorgo dulce, la caña de azúcar, la canola, el cáñamo y la festuca. En estos cultivos nos centramos en entender los mecanísmos básicos imperantes de la interacción planta-microbiota con la finalidad última de desarrollar bioinoculantes para mejorar la producción de los mismos.
Descripción de la imagen: La cepa bacteriana endófita Neorhizobium sp UYSO24 colonizando la superficie de una raíz de caña de azúcar mediante la formación de una biopelícula.