Potencial Biotecnológico De Microorganismos En Ecosistemas Naturales Y Agroecosistemas
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POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS Jimena Sánchez Nieves Editora POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS © Copyright Departamento de Biología. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. © Copyright Todos los Autores 2007 1ª. Edición, marzo de 2007 100 ejemplares, 434 p. Editora Jimena Sánchez Nieves Profesor Asistente Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá Asesoras de Edición Jennyfer Mora Cristancho Bióloga Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá Tiffany Sosa Rodríguez Bióloga Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá El comité editor no asume ninguna responsabilidad por el contenido de los trabajos incluídos en esta publicación. Los autores se sometieron a las normas de edición previamente establecidas y garantizan la autoría y/o respectivo reco- nocimiento de las ideas, figuras y tablas aquí publicadas. Diseño de imagen de portada: Diego Castellanos Suárez Diagramación y diseño de portada: Andrea Kratzer M. ISBN 958-701-571-1 Créditos Departamento de Biología. Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología - COLCIENCIAS. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología - CONACYT. México. División de investigación de la Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. Con el apoyo logístico de Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. Departamentos de Biología, Química y Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. Grupo de Microbiología Prokaria - Laboratorio de Microbiología del suelo. Departa- mento de Biología. Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá. POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS. Editado por Jimena Sánchez Nieves. 1 ed. Bogotá: Departamento de Biología. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá, 2007. 434 p. ISBN 958-701-571-1 1. Microorganismos. 2. Potencial biotecnológico 3. Ecosistemas acuáticos 4. Agroecosistemas I. Sánchez Nieves, Jimena (editor). TABLA DE CONTENIDO Agradecimientos . 11 Presentación . 13 Comité científico . 19 I. ECOSISTEMAS ACUÁTICOS i. MANGLARES Manglares: una visión general del ecosistema . 19 Suelos de manglar en condiciones semiáridas . 25 ii. OTROS ECOSISTEMAS Ecosistemas marinos y la importancia de los procesos microbianos . 41 Ecología microbiana en ecosistemas costeros: arrecifes de coral, praderas de pastos marinos, estuarios y la zona litoral . 51 Procariotas, virus y protozoos en los ecosistemas acuáticos: aproximación a la ecología microbiana del Embalse del Neusa . 69 II. PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS ECOSISTEMAS i. GRUPOS FUNCIONALES EN MANGLARES Microorganismos solubilizadores de fosfatos de manglares del caribe colombiano: aislamiento, evaluación y potencialidades . 83 Microbiología del manglar y técnicas moleculares para su estudio . 94 Bacterias promotoras de crecimiento vegetal, una estrategia para facilitar el crecimiento vegetal en suelos salinos . 104 7 POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS ii. OTROS ECOSISTEMAS Microorganismos presentes en humedales: una alternativa en procesos de biorremediación . 117 Indicadores biológicos de calidad del suelo . 127 Enzimas de suelo: ambiente y biotecnología . 138 Enzimas y su papel como bioindicadores en humedales . 147 Generalidades del papel de los microorganismos en humedales . 159 Microorganismos solubilizadores de fosfatos y bacterias fijadoras de nitrógeno en páramos y región cálida tropical (Colombia) . 169 III. APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LOS MICROORGANISMOS i. BIOFERTILIZANTES/BIOPLAGUICIDAS Experiencias en el estudio de sistemas Rhizobium-leguminosa para la producción de biofertilizantes . 187 Pruebas preliminares para producción por fermentación de nematodos entomopatógenos . 197 Efecto de la bacteria Azotobacter sp. sobre el desarrollo vegetativo y rendimiento en la producción de flor en plantas de clavel (Dianthus sp.) y pompón (Dendranthema grandiflora) . 208 Nematodos entomoparasitos - experiencias y perspectivas de uso en Colombia . 218 Endomicorrizas: ecología, papel funcional, aplicaciones . 223 Interacciones entre hongos formadores de micorrizas arbusculares y trichoderma sp. 239 Control biológico de insectos plaga: mito académico o realidad agrícola . 248 8 JIMENA SÁNCHEZ NIEVES - EDITORA ii. FERMENTACIÓN DE MICROORGANISMOS Producción de biofertilizantes y biocontroladores para una agricultura sostenible . 261 Determinación del valor fertilizante de bacterias solubilizadoras de fosfato asociadas a cultivos de arroz . 270 iii. BIORREMEDIACIÓN /BIODEGRADACIÓN Environmental genomic: biotechnological potential of uncultured microorganisms . 281 Evaluación de la capacidad dehalogenante de un lodo anaerobio . 292 Estrategias de biorremediación en ambientes acuáticos y terrestres . 302 iv. CARACTERIZACIÓN MOLECULAR MICROBIANA Estudios en microbiología de suelos amazónicos colombianos relacionados con la fertilidad del suelo . 311 Yucomics: aplicaciones para la resistencia a la bacteriosis vascular . 323 v. COMUNICACIÓN CELULAR Quorum sensing: el lenguaje de las bacterias . 335 vi. OTRAS APLICACIONES Bioprospección, avances y perspectivas . 355 Bioprospección de sustancias bioactivas obtenidas de organismos marinos . 368 Detección de agentes etiológicos de enfermedades coralinas mediante el estudio de la composición bacteriana de la capa de mucopolisacáridos . 377 Estudios de actividad antimicrobiana en esponjas marinas (porifera) del caribe colombiano . 389 9 POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS Simbiosis y asociaciones en el medio marino: la importancia de los microorganismos en la producción de compuestos de origen natural con aplicaciones farmacéuticas . 403 Bioactividad de extractos crudos de esponjas marinas y perspectivas de la línea de bioprospección marina del Invemar . 426 10 AGRADECIMIENTOS Agradezco a todos los autores de los diferentes capítulos del libro que amablemente compartieron sus conocimientos, experiencias y tiempo durante el desarrollo del curso: Potencial Biotecnológico de Microorga- nismos en Ecosistemas Naturales y Agroecosistemas a partir del cual se generó la presente publicación, así como a las instituciones que nos apoyaron y que enunciamos a continuación: • Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, México • Fundación de Asesorías para el Sector Rural • Instituto Amazónico de Investigaciones Científicas. Grupo de Recur- sos Genéticos y Biotecnología • Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis - INVEMAR • Pontificia Universidad Javeriana (Departamento de Microbiología, Facultad de Ciencias. Unidad de Saneamiento y Biotecnología Am- biental. Departamento de Biología) • Universidad de la Guajira • Universidad Jorge Tadeo Lozano • Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá (Departamento de Biología, Departamento de Farmacia, Departamento de Química, Facultad de Agronomía, Facultad de Ciencias, Facultad de Ingenie- ría, Instituto de Biotecnología) • Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín (Departamento de Ciencias Forestales, Escuela de Geociencias, Instituto de Estudios Ambientales, Laboratorio de Microbiología del Suelo) • Universidad Popular del Cesar Agradezco también a todas las personas que colaboraron en el desa- rrollo del curso, porque sin su apoyo este evento no hubiese sido posi- ble, ellos son: Diana Castellanos, Diego Castellanos, Elizabeth Contreras, Elkin Marcelo Ruiz, Flor Alicia Caro, Gina Esmeralda Hernández, Hector Gómez, Javier Martínez, Javier Vanegas, Jennyfer Mora, John Alejandro García, John Heyder Montiel, Lilia Carolina Mora, Lineth Beatriz Enciso, 11 POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROORGANISMOS EN ECOSISTEMAS NATURALES Y AGROECOSISTEMAS Nilson Enrique Castillo, Norfey Cano, Oscar Hernán Romero, Pilar Jimena Bahamon, Sandra Campos, Sandra Lucía Sánchez, Tania Galindo,Tiffany Sosa y Zayra Rodríguez. Así mismo, quiero dar un especial agradecimien- to a los profesores Ramón Mantilla, Amanda Lozano de Yunda, Daniel Uribe y Nubia Moreno de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. Jimena Sánchez Nieves Laboratorio de Microbiología del suelo Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Bogotá 12 PRESENTACIÓN El curso Potencial Biotecnológico de Microorganismos en Ecosistemas Naturales y Agroecosistemas constituye sin duda el resultado de un pro- ceso de recopilación, actualización y presentación de los avances en la investigación biotecnológica con microorganismos en Colombia. La con- vocatoria de ponentes para éste curso permitió reunir especialistas que trabajan en diversas áreas de investigación, a quienes agradecemos su participación y disposición para dar a conocer sus trabajos en temas del conocimiento básico y aplicado, los cuales han sido compilados en este documento. El primer y segundo capítulo de esta entrega constituyen una visión ge- neral que integra una breve introducción a los ecosistemas que han sido fuente de material biológico y la dinámica microbiológica característica en ecosistemas acuáticos (marinos