TEMA 12 FIJACION SIMBIOTICA DE NITROGENO

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Tema 16 
Fijación de Nitrógeno por la Simbiosis Rhizobio-Leguminosa: 
Microorganismos responsables, características morfológicas y 
fisiológicas. Sistemática. Especificidad en la infectividad y 
efectividad. Nodulación y estructura nodular. Genética y factor 
Ecológicos limitantes de la FBN. Eficiencia de la 
fijación.Transferencia del N a la planta Aplicación Agronómica: 
La Inoculación. Métodos y perspectivas. 
Ing. Agr. Msc. Susana Krieger 
Simbiosis Rhizobium Leguminosa 
Nódulos alfalfa Nódulos frijol 
Rizobios 
 Microorganismos Gram negativos con forma de bastón 
acumula sustancias de reserva en gránulos de Poliß-
hidroxibutirato. 
 Pertenecen a la familia Rhizobiaceas 
 Móviles cuando jóvenes, flagelos perítricos 
 Son aeróbicas a microaerofílicas 
 Bacteroide: adoptan forma x,y ó clava 
 
Especificidad y diversidad de rizobios 
Géneros de Rizobios mas importantes 
Género 
 
Rhizobium 
 
 
Bradyrhizobium 
 
Ensifer (Sinorhizobium) 
 
Mesorhizobium 
 
Azorhizobium 
 
Existen 14 géneros reconocidos 
actualmente 
 
Fuente: Bellone, Carlos y Silvia Carrizo de 
Bellone. 2006. Fijación Biológica de Nitrógeno 
Atmosférico. FAZ Publicaciones 
 
Planta huésped 
 
Poroto, arveja, lenteja, trébol, vicia, 
alfalfa, maní, Acacia 
 
Soja, Lotus, lupino 
 
Soja, algarrobo. 
 
Garbanzo, algarrobo blanca, 
Leucaena 
 
Sesbania 
Clasificación de acuerdo a velocidad 
de crecimiento 
 
 Especies de crecimiento rápido: 
 de 2 a 4 hs, en cultivo producen colonias en 3-5 
días. Rhizobium sp 
 
 Especies de crecimiento lento: 
 de cerca de 8 hs, y forman colonias en cultivo en 
6-8 días. Bradyrhizobium sp 
 
 
 
 
 Especificidad : propiedad por la que el microbio infecta 
selectivamente a la planta hospedadora 
 
 Infectividad: capacidad del microbio para invadir la 
planta hospedadora. 
 
 Efectividad :capacidad para que el nódulo se lleve a 
cabo la secuencia de un proceso que conduzca a la 
reducción de nitrógeno atmosférico a amoníaco. 
 
Nódulos rojizos por la presencia 
de la leghemoglobina 
encargada de transportar el O2 
Nodulación 
 
Secuencia de la infección de una raíz de leguminosa por 
Rhizobium 
flavonoides 
Etapas de infección y desarrollo de los nódulos 
1. Reconocimiento de la combinación adecuada de organismos, 
tanto por parte de la planta como de la bacteria y adherencia de 
la bacteria a los pelos radicales. Invasión del pelo radical y 
formación de un canal (o hilo) de infección 
 
2. Desplazamiento de las bacterias hacia la raíz principal a través 
del canal de infección. 
 
3. Diferenciación de las bacterias dentro de las células de la planta 
en un nuevo tipo llamado bacteroide (con capacidad de fijar el 
nitrógeno atmosférico). 
 
4. División de las células bacterianas y vegetales y formación del 
nódulo radical maduro. 
 
 Las etapas se describen a continuación: 
 
 
 Por el efecto rizosferíco los rizobios son atraídos hacia la raíz 
dónde comienzan a multiplicarse. Las plantas leguminosas 
secretan compuestos específicos llamados flavonoides y en 
respuesta a ello, los rizobios activan una serie de genes 
implicados en la nodulación (genes Nod), los que a su vez 
sintetizan los factores Nod. 
 
 El primer paso en la formación de los nódulos es la adherencia 
de la bacteria a la planta. En la superficie del rizobio se localiza 
una proteína específica de la adherencia, la ricadesina. 
 
 Después de la unión, se produce el enrulamiento del pelo radical 
debido a que la planta segrega triptófano que es oxidado a AIA 
(ácido indol acético) por la bacteria y los cofactores. 
 
 
 Dentro de los factores Nod se encuentra la poligacturonasa que 
ablanda la pared celular del pelo radical y una vez que la bacteria 
penetra induce a la formación del canal de infección por parte de la 
planta, que avanza por el pelo radical hasta alcanzar a una célula 
tetraploide o induce a su formación. Los factores Nod estimulan la 
división de las células vegetales y dando lugar a la formación del 
nódulo. 
 
 Las bacterias son liberadas desde el canal de infección al citoplasma de 
las células vegetales y los rizobios quedan separados del citoplasma por 
una membrana derivada de la planta hospedadora denominada 
“membrana peribacterial”. 
 
 A continuación se produce una división continua y sincronizada de los 
rizobios rodeados de la membrana. Al cesar la división las bacterias se 
transforman los bacteroides y a las pocas semanas comienzan a fijar el 
N2. 
 
Bacteroides 
Membrana 
peribacteroidal 
Regulación de la fijación de N2 
 La demanda de N de la planta regula la cantidad 
 de N2 fijado. 
 La planta controla y optimiza la formación de 
 nódulos. 
 El bacteroide produce rizopinas, que inhiben la 
 formación de nuevos nódulos. 
 En presencia altos niveles de nitrato en el suelo la 
 fijación de N se ve inhibida. 
Inoculación 
 
La inoculación es una práctica que busca lograr la 
adherencia efectiva de un alto número de 
bacterias fijadoras de Nitrógeno a la semilla 
previo a la siembra de las mismas 
 
 Su empleo es una práctica agronómica 
reconocida en el mundo por sus beneficios 
productivos y económicos 
 
 
 . 
 Para posibilitar una rápida y temprana 
asociación entre el microorganismo y 
las raicillas de las plantas el inoculante 
puede ser aplicado conjuntamente con 
la semilla en el momento de la siembra. 
 
La elaboración de un inoculante tiene tres 
etapas: 
 
 a) Selección y prueba de cepas de las 
especies de rizobios. 
 b) Elaboración del inoculante, la cual 
incluye la producción de caldos 
 de rizobios y la selección y 
preparación de excipientes. 
 c) Control del producto elaborado. 
Inoculante de rizobios para leguminosas 
Es un producto constituido por un soporte y 
alta densidad de una cepa (o más) eficiente 
en fijación de nitrógeno. 
 
Sustratos para formulación de inoculantes 
Polvo 
 Turba molida (<0,075mm) 
 Ajuste pH (CO3Ca) 
 
Granular 
 Gránulos de turba 
 Arcillas con fuentes C 
 Bolas de alginato/perlita 
 Otros materiales 
Líquido 
 Medio de cultivo 
 Mas coadyuvantes adecuados 
 
 
Características principales de un inoculante 
 Capacidad de retención de agua 
 Uniformidad química y biológica 
 Ausencia de tóxicos 
 Compatible con el crecimiento de rizobios 
 Liberación rápida de los microorganismos 
 Disponibilidad amplia y bajo precio 
Inoculante + líquido 
aplicación 
Formas de inocular la semillas 
 
 En seco :consiste en mezclar el inoculante en el depósito de 
semillas de la sembradora, ambos productos van cayendo en la 
sembradora 
 
 En Húmedo: se mezcla la turba con la semilla y la mínima cantidad 
de agua, en general con un adhesivo. 
 
 “Pelleteado”: se mezcla la semilla con el inóculo y un adhesivo 
(solución de goma arábiga, celofax A) y luego se recubre con un 
polvo fino (CO3Ca, fosfato de roca) 
 
Ensayos de inoculación a campo 
Permite emitir opinión sobre la 
adaptabilidad a los factores 
ambientales y competencia con 
otras cepas. 
 
Se evalúa peso seco de la parte 
aérea, % N, nodulación al 
comienzo de la floración y en 
ocasiones otros parámetros como 
número y peso de las vainas y 
frutos. 
Bibliografía 
 Bedmar E.J. et al. 2006. Fijación de Nitrógeno: Fundamento y Aplicaciones. 
Universidad de Granada. CSIC. Ed. Sociedad Española de Fijación de 
Nitrógeno (SEFIN). España. 
 
 Bellone, Carlos y Bellone, Silvia C. de. 2006. Fijación Biológica del 
Nitrógeno Atmosférico. Publicaciones de la Facultad de Agronomía y 
Zootecnia de la Universidad Nacional de Tucumán. 
 
 Frioni,Lilian. 2011. Microbiología: Básica, Ambiental y Agrícola.1ª edición. 
Orientación Gráfica Editora. Buenos Aires. Argentina 
 
 López-Lara, I. et al.1995. Induction of nodule primordia on Phaseolus and 
Acacia by lipo-chitin oligosaccharide nodulation signals from broad-host-
range Rhizobium strain GRH2. Plant Mol. Biol. 29:465-477. 
 
 Wang,E. Martínez R, J, López Lara, I. Rhizobium y su destacada simbiosis 
con plantas. In http://www.biblioweb.tic.unam.mx/libros/microbios/Cap8