Análisis de la diversidad bacteriana durante el proceso de compostaje, e identificación de la presencia de bacterias termófilas, a través de técnicas de biología molecular

El compostaje es un proceso aeróbico en el que comunidades microbianas degradan sustratos orgánicos con el fin de generar un producto para la agricultura. Estas comunidades han sido estudiadas mediante técnicas tradicionales de cultivo, las cuales proporcionan resultados limitados de composición y diversidad poblacional; mientras que las técnicas de análisis metagenómico permiten obtener mejores resultados de caracterización de comunidades microbianas. En el presente estudio se analizó el comportamiento de la diversidad bacteriana durante el proceso de compostaje de dos plantas a gran escala, cada una con sustratos diferentes (Desperdicios municipales y estiércol de cerdo), se evaluó la relación de los parámetros físico-químicos con la riqueza y diversidad bacteriana. Asimismo, se aisló e identificó bacterias termófilas y se formó un bio-banco de cepas adecuadamente identificadas. La diversidad bacteriana se determinó mediante separación electroforética de los amplicones generados, de la región 16S del ADNr, en geles de poliacrilamida con gradiente desnaturalizante (DGGE). La identificación de bacterias termófilas, se realizó mediante secuenciación y la técnica de PCR con polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción (PCR-RFLP) con enzimas tipo AluI, comparando con patrones de restricción obtenidos del Serial Cloner y secuencias del NCBI. Los resultados mostraron que las dos plantas bajo estudio presentan un valor de diversidad similar; por otra parte el tipo de población microbiana dentro de un proceso de compostaje está definido principalmente por el sustrato. Así mismo el factor que más se correlaciona con la diversidad bacteriana es el pH. En total se obtuvo 45 aislados de la etapa termófila, principalmente pertenecientes al filo Firmicutes, y a los géneros Bacillus, Ureibacillus, Geobacillus, Brevibacillus.

Composting is an aerobic process in which microbial communities degrade organic substrates in order to generate a product for agriculture. These communities have been studied through traditional culturing techniques, which provide limited results of composition and population diversity; while the metagenomic analysis allow obtaining better results of characterization of microbial communities. In the present study, the behavior of bacterial diversity during the composting process of two large-scale plants, each with different substrates (municipal waste and pig sturgeon), were analyzed. And assessed the relationship of physical-chemical parameters with the richness and microbial diversity. In addition, we isolated and identified thermophilic bacteria and formed a bio-bank of these strains. Bacterial diversity was determined by electrophoretic separation of the amplicons generated, from the 16S region of the rDNA, in denaturing gradient denaturing polyacrylamide gels (DGGE). The identification of thermophilic bacteria was carried out by sequencing and PCR technique with restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) with AluI enzymes, comparing with restriction patterns obtained from the Serial Cloner and NCBI sequences. The results showed that the two plants under study present a similar diversity value; On the other hand, the type of microbial population within a composting process is defined mainly by the substrate. Likewise, the factor that most correlates with bacterial diversity is pH. In total 45 isolates were obtained from the therm row stage, mainly belonging to the Firmicutes phylum, and to the genera Bacillus, Ureibacillus, Geobacillus, Brevibacillus.

Ingeniero Agrónomo

Cuenca