Sandro Jhonatan Condori Pacsi; Francisco Gabriel Manrique Encalada

Objetivo

Estudiar la microbiota de tres bofedales por secuenciación genética NGS y aislar cepas con potencial PGPM para el ajo arequipeño en la región de Arequipa

Resumen:

La seguridad alimentaria es uno de los objetivos primordiales de los países del mundo, en los últimos años la producción de alimentos en el Perú se ha visto impactada por el cambio climático y la deficiencia de fertilizantes como los compuestos nitrogenados, además la producción intensiva y extensiva de hortalizas así como el uso exagerado de fertilizantes químicos y pesticidas está generando impactos negativos en el suelo, promoviendo el desequilibrio en la microflora edáfica y la erosión del suelo. El uso de microorganismos benéficos nativos en la agricultura permitirá la producción de alimentos orgánicos y el desarrollo de una tecnología amigable con el medio ambiente. En la presente trabajo de investigación se propone estudiar la microbiota de tres bofedales (Achacota, Chucura y Chalhuanca) por secuenciación genética NGS y aislamiento de cepas con potencial PGPM para el ajo arequipeño (Allium sativum L.) en la región de Arequipa. Para ello se procederá con la colecta de muestra en los tres bofedales, se realizará la extracción del DNA genómico total, fabricación de bibliotecas y secuenciamiento genético en plataforma Illumina, por el análisis bioinformático de los metagenomas se identificara la microbiota con potencial benéfico natural, las cepas aisladas y caracterizadas por sus propiedades PGPM (microorganismos promotores del crecimiento vegetal), serán utilizados para sintetizar un prototipo de una suspensión con microorganismos biofertilizantes que será evaluado su potencial PGPM en plantines de Allium sativum L (ajo arequipeño), como resultados esperados se lograra publicar un artículo científico en la base de datos Scopus o WoS, la obtención de un nuevo profesional titulado bajo la modalidad tesis con publicación y la difusión de resultados en un congreso nacional.

Palabras clave

Microbiota, Bofedales, PGPM, Allium sativum, Secuenciamiento NGS

Problema central

En las últimas décadas el cambio climático se ha convertido en un tema de urgencia a nivel mundial, debido a los efectos negativos que produce en los ecosistemas, los seres vivos y la salud humana. Esta situación se ve agravada gracias a las malas prácticas antrópicas, no sostenibles ni controladas, en los campos de la minería, agricultura, ganadería, etc. Dentro de ellos, la agricultura es una de las prácticas más importantes para el ser humano; sin embargo, enfrenta dos grandes problemas: la poca disponibilidad de nitrógeno y el exceso en el uso de agroquímicos. Según Dong et al. (2022) las actividades naturales como la escorrentía y antrópicas en los suelos decrecen considerablemente la disponibilidad del nitrógeno, un elemento limitante e irreemplazable para el desarrollo correcto de las plantas. La falta de éste está íntimamente ligado con la pérdida de funcionalidad de la microbiota edáfica. Según Cavicchioli et al (2019), la agricultura no controlada es un fuerte problema, más del 40% de suelos en el mundo están destinados a esta actividad, el uso de fertilizantes químicos, otros agroquímicos (especialmente nitrogenados) y sobreexplotación del suelo cultivable termina por causar la alteración y degradación/erosión de los suelos y con ello la afección a la microbiota propias de estos suelos, lo que causa la desaparición de microorganismos benéficos y la aparición de agente patógenos, anulando los ciclos de nutrientes y acortando el tiempo de vida productiva del suelo y otros seres vivos que allí habiten. En el Perú la agricultura supone un alto ingreso económico y un importante factor sanitario, por lo que el uso de agroquímicos se considera importante como herramientas para mejorar la calidad de cultivos y fertilidad de suelos. No obstante, su uso es amplio, indiscriminado y poco controlado. Esto deriva en problemas de contaminación de alimentos, suelos, agua, aire, etc. Del mismo modo, la compra de productos nitrogenados como la urea en tiempos de inflación suponen un fuerte gasto para los agricultores y la economía nacional (Banco Central de Reserva del Perú, 2022). Adicionalmente, Arequipa es una región altamente exportadora y competitiva en la nación, tiene mayor demanda de este tipo de productos. Esto junto al desigual acceso a los alimentos, falta de nutrientes en la población, reducción de importación y exportación no supone un buen panorama tecnológico, económico, social ni sanitario. Dicho problema se presenta desde décadas atrás haciendo que los agricultores o comunidades sin acceso a los agroquímicos tiendan a utilizar alternativas que sustituyan la compra y efectividad de estos. Una alternativas para la implementación de sistemas de biofertilización son los bofedales, debido a la gran capacidad que tienen para capturar y almacenar carbono, además de otros elementos limitantes como el nitrógeno, existiendo escasa información sobre estudios de la biodiversidad microbiana y los potenciales usos biotecnológicos de impacto regional, nacional e internacional. La demanda actual de los fertilizantes químicos, el usos de pesticidas de manera indiscriminada, sumado a los costos de producción e impactos ambientales, por las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero por la síntesis de la úrea, conlleva a elevar los costos de producción de hortalizas además de los efectos negativos al ambiente que perjudica gravemente la salud humana y afecta la seguridad alimentaria.

Hipótesis planteada

Dado que los bofedales, de la Reserva Nacional de Salinas y Aguada Blanca, son ecosistemas que presentan condiciones de extremofilia (SERNANP, 2019), además de contar con antecedentes que demuestran que estos ecosistemas poseen una amplia diversidad de microorganismos (Pérez et al., 2021), además existen evidencias del uso de microorganismos de ambientes naturales como potentes fertilizantes en las zonas agrícolas entonces es probable que se encuentren y seleccionen distintas cepas de microorganismos nativos de los bofedales con la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico, solubilizar el fósforo y sintetizar ácido indol acético y con la capacidad de ejercer propiedades benéficas con potencial promotor de crecimiento vegetal durante el crecimiento y desarrollo de Allium sativum L. bajo condiciones de invernadero.

Resultados esperados

-Cepas caracterizadas por sus propiedades PGPM en Allium sativum bajo condiciones de invernadero
-Cepas identificadas genéticamente con potencial benéfico
-Un artículo científico sometido a una revista indexada en la base Scopus o WoS
-Un nuevo profesional titulado con modalidad artículo científico
-Una difusión de resultados en un evento científico nacional

Impactos esperados

Impacto tecnológico: El desarrollo de sistemas agrícolas eficaces que contemplen el uso de bioformulados a partir de cepas extremófilas, con un costo de producción accesible y sostenible para mejorar el desarrollo y calidad de las plantas de cultivo en masa.
Impacto social: El fácil uso y acceso a un bioformulado que permita incrementar la productividad, calidad y biomasa de los cultivos como alternativa a la compra de agroquímicos. permitiendo incrementar los ingresos económicos que los productores perciban.
Impacto económico: La aplicación y producción de los bioformulados, significarán una disminución en el gasto de recursos naturales y un incremento en la exportación de productos alimenticios y, consecuentemente, de la economía nacional.
Impacto ambiental: Emplear microorganismos promotores del crecimiento vegetal es ecoamigable, su uso no significaría peligro de contaminación o degradación del suelo, aire, alimentos, etc. Los bioformulados podrían emplearse para mejorar la proliferación de especies en peligro de extinción.