Efecto del plomo en la producción de pioverdinas por aislados nativos de Pseudomonas spp.

Abstract

RESUMEN: Pseudomonas spp. constituye uno de los géneros bacterianos reportados con amplio potencial en la producción de compuestos bioactivos. Ejemplo de estos compuestos son las pioverdinas producidas solo por algunas especies de Pseudomonas, que se caracterizan por ser pigmentos amarillo-verdosos fluorescentes, cuya función biológica está relacionada con la obtención de hierro del medio (sideróforos). Diversos estudios han documentado ampliamente que la exposición a metales pesados tóxicos puede favorecer la producción de pioverdinas, lo cual hace factible pensar que aislados tolerantes a estos elementos pueden ser posibles productores de estos sideróforos con potencial aplicación en ambientes contaminados. Con el objetivo de determinar el efecto del plomo en la producción de pioverdinas por aislados nativos de Pseudomonas, se analizaron 15 cepas identificadas como especies del género Pseudomonas aisladas previamente de aguas contaminadas con plomo en una zona expuesta a desechos industriales. Metodológicamente, el estudio se realizó en tres momentos: primero, a los aislados se les determinó la tolerancia al plomo mediante métodos de difusión en disco concentración mínima inhibitoria por método de cultivo en microplaca, utilizando concentraciones de 0.5, 2.5, 5, 25 y 50 mg/mL de Pb(NO3)2; segundo, de los aislados tolerantes, se identificó la producción de pioverdinas usando inicialmente medio sólido King B y a partir de estos resultados se cuantificó la producción de sideróforos mediante el método chrome azurol S (CAS) con diferentes sustratos. Por último, se evaluó el efecto del plomo sobre dicha producción, cultivando los aislados inicialmente en agar King B suplementado con una concentración de 0.5 mg/mL de Pb(NO3)2 y posteriormente, cuantificando la producción de sideróforos con el método CAS en el medio de cultivo seleccionado con y sin suplementación de 0.5 mg/mL. Los resultados demostraron que los 15 aislados de Pseudomonas spp. fueron tolerantes a plomo hasta concentraciones de 0.5 mg/mL, un 73.3 % tuvo la capacidad de crecer hasta concentraciones de 2.5 mg/ml y un 26.7 % hasta concentraciones de 5 mg/mL de Pb(NO3)2. El cultivo en agar King B permitió identificar que siete del total de los aislados eran productores de pioverdinas, y al cuantificar está producción se encontró que había un efecto estadísticamente significativo asociado al aislado y al tipo de medio de cultivo utilizado, siendo P07 el mayor productor (92.6 % de unidades sideróforas -US-) y el medio de cultivo mínimo definido (S1) el de mayor influencia para su producción. Los ensayos de producción del sideróforo con y sin adición de plomo demostraron que la exposición al plomo de los aislados incrementó la producción de pioverdina asociada a la intensidad de fluorescencia en el cultivo y la estimación del porcentaje de US que mostró un aumento considerable, con lo que se pudo determinar que la presencia del metal tenía un efecto estadísticamente significativo en la producción del metabolito. Estos resultados demuestran que cepas nativas del género Pseudomonas aisladas de zonas contaminadas con plomo tienen la capacidad de producir pioverdinas y, por tanto, tendrían un gran potencial biotecnológico y de aplicación en ambientes contaminados con metales tóxicos.

ABSTRACT: Pseudomonas spp. constitutes one of the bacterial genera reported with ample potential in the production of bioactive compounds, some of these with the capacity to act as suppressors of phytopathogens, plant growth stimulators and even with the capacity to immobilize or solubilize toxic inorganic compounds such as heavy metals present in polluted environments, with the advantage that these can be an alternative use with less impact on health and the environment. An example of these compounds are the pyoverdines produced only by some species of Pseudomonas, which are characterized by being fluorescent yellow-greenish pigments, whose biological function is related to obtaining iron from the environment (siderophores). Due to their structural and biochemical characteristics, they have been the focus of interest for some areas of biotechnology as they are considered compounds with versatile biological activities and even similar to those of other synthetic compounds, such as agrochemicals, with the advantage that they can constitute an alternative with fewer negative impacts on health and the environment. Various studies have widely documented that exposure to toxic heavy metals can favor the production of pyoverdines, which makes it feasible to think that isolates tolerant to these elements may be possible producers of these siderophores with potential application in polluted environments. In order to determine the effect of lead on the production of pyoverdines by native isolates of Pseudomonas, 15 strains identified as species of the genus Pseudomonas previously isolated from water contaminated with lead in an area exposed to industrial waste were analyzed. Methodologically, the study was carried out in three moments: first, the tolerance to lead was determined for the isolates by disk diffusion methods, minimum inhibitory concentration by microplate culture method, using concentrations of 0.5, 2.5, 5, 25 and 50 mg/mL of Pb(NO3)2; second, of the tolerant isolates, the production of pyoverdines was identified initially using King B solid medium and from these results the production of siderophores was quantified by the chrome azurol S (CAS) method with different substrates. Finally, the effect of lead on said production was evaluated, initially cultivating the isolates in King B agar supplemented with a concentration of 0.5 mg/mL of Pb(NO3)2 and later, quantifying the production of siderophores with the CAS method in the selected culture medium with and without supplementation of 0.5 mg/mL. The results showed that the 15 isolates of Pseudomonas spp. were tolerant to lead up to concentrations of 0.5 mg/mL, 73.3 % had the ability to grow up to concentrations of 2.5 mg/mL and 26.7 % up to concentrations of 5 mg/mL of Pb(NO3)2. The culture in King B agar allowed to identify that seven of the total isolates were producers of pyoverdines, and when quantifying this production, it was found that there was a statistically significant effect associated with the isolate and the type of culture medium used, with P07 being the largest producer. (92.6 % siderophore units -US-) and the defined minimum culture medium (S1) the most influential for its production. The siderophore production assays with and without the addition of lead showed that the exposure to lead of the isolates increased the production of pyoverdine associated with the intensity of fluorescence in the culture and the estimation of the percentage of US that showed a considerable increase, with which that it was possible to determine that the presence of the metal had a statistically significant effect on the production of the metabolite. These results demonstrate that native strains of the genus Pseudomonas isolated from areas contaminated with lead have the ability to produce pyoverdines and, therefore, would have great biotechnological potential and potential for application in environments contaminated with toxic metals.