Resumen
La quinoa es un cultivo ancestral originario de los Andes que ha sido preservado por los pueblos indígenasa lo largo de generaciones. Debido a su resistencia y a la riqueza nutricional de sus granos, que son una
fuente significativa de proteínas y aminoácidos, la ONU la ha reconocido como un aliado crucial en la lucha
por la seguridad alimentaria, razón por la cual ha empezado a tener relevancia en el mercado alimenticio a
nivel mundial incrementando su demanda. La quinoa en Colombia, debido a su localización geográfica
favorable, se ha establecido como un cultivo importante para pequeños agricultores en los departamentos
de Nariño, Cauca, Cundinamarca y el altiplano cundiboyacense.
Las características nutricionales de la quinoa generan demandas para su cultivo, las cuales pueden suplirse
por medio de diferentes mecanismos relacionados con la presencia de bacterias promotoras de crecimiento
vegetal, (PGPB, por sus siglas en inglés), presentes en la rizósfera de las plantas. Estos microorganismos
son capaces de colonizar su sistema radicular y de sintetizar sustancias reguladoras de crecimiento,
incrementar la disponibilidad de nutrientes en el suelo, suprimir patógenos; entre otras actividades que
permiten la promoción del crecimiento vegetal. Al contrario de la fertilización química, estas actividades
reducen efectos secundarios relacionados con la eutrofización y degradación del suelo, en las áreas en las
que se aplican. En este proyecto se plantea el aislamiento de PGPB de la rizósfera de cultivos de quinua
orgánicos y convencionales (fertilización química) en el departamento de Cundinamarca, con el propósito
de formular un biofertilizante cuyo principio activo es un consorcio de estos microorganismos con efecto
potencial en plántulas de quinua, probado a nivel de invernadero y con perspectivas futuras para ser aplicado
en campo.
En la primera fase, se recolectaron muestras de la rizósfera de plantas de quinona de cultivos con dos tipos
de manejo; orgánico y convencional, a partir de las cuales se aislaron bacterias totales, de las cuales se
obtuvieron 22 y 26 diferentes morfotipos, respectivamente. Adicionalmente se realizaron aislamientos en
medios semi-selectivos que permitieron obtener bacterias potenciales fijadoras de nitrógeno (PUJ-QUI102,
PUJ-QUI112 y PUJ-QUI108), bacterias aerobias formadoras de endosporas con potencial producción de
lipopéptidos (PUJ-QUI073, PUJ-QUI074, PUJ-QUI078 y PUJ-QUI081), solubilizadoras de fosfatos (PUJQUI056, PUJ-QUI058, PUJ-QUI063 y PUJ-QUI065) y productoras de sideróforos (PUJ-QUI088, PUJQUI090, PUJ-QUI092, PUJ-QUI097 y PUJ-QUI098). Posteriormente, se realizaron pruebas con el fin de
explorar el potencial de los microorganismos con mejores resultados en los aislamientos semiselectivos
frente a la producción de otros mecanismos directos de promoción de crecimiento: producción de ácido
indolacético, detección de producción de pigmentos fluorescentes posiblemente relacionados con
producción de sideróforos y cuantificación de actividad de solubilización de fosfatos. Los microorganismos
con habilidad de producción de dos o más mecanismos evaluados fueron seleccionados, identificados
molecularmente, y se realizaron pruebas de antagonismo entre ellos, con el fin de establecer las bacterias
con potenciales bioquímicos en los mecanismos evaluados, que no presenten inhibición entre ellas, y
pueden mezclarse en consorcios bacterianos con habilidad biofertilizante en el cultivo de quinua. A partir
de estos resultados, se diseñaron 5 consorcios de 3 y 4 bacterias. Los consorcios diseñados se formularon
en solución salina y con concentraciones de microorganismos iguales correspondientes a 108 UFC/mL, en
proporciones iguales de los cultivos.
Los consorcios previamente diseñados, fueron evaluados en semillas de quinoa, evaluando su habilidad
para mejorar la germinación del cultivo y la viabilidad de las semillas. Se encontró que cuatro de ellos
mostraron un mejor porcentaje de germinación (entre 18% y 30%), y uno aumentó el 41% en la longitud
de los tallos de las plántulas, en comparación con el control. Estos cuatro consorcios se sometieron a una
5
segunda evaluación en plántulas de quinoa, inoculando las raíces, e identificando un consorcio sobresaliente
compuesto por las bacterias Peribacillus simplex, Pseudomonas sp. y Streptomyces sp. Este consorcio
aumentó en un 144% el peso aéreo de las plantas y un 19% en la longitud aérea en comparación con el
grupo de control, mostrando potencial como promotor de crecimiento vegetal en plántulas de quinoa.
Finalmente se realizó el diseño conceptual del proceso productivo del consorcio compuesto por las bacterias
Peribacillus simplex, Pseudomonas sp. y Streptomyces sp. suspendido en solución salina 0.85% a una
concentración de 108 UFC mL. Para lo cual se realizó un estudio de mercado a nivel nacional y realizó el
diseño conceptual del proceso productivo, donde se incluyó la planificación del proceso, selección de
operaciones, cálculos de balances de materia y energía. Así como la creación de diagramas de bloques y de
flujo de proceso. Se realizaron evaluaciones económicas de tres escenarios de producción en el
departamento de Cundinamarca, para lo cual se buscó entrar en el mercado produciendo el consorcio para
el 30%, 40% y 50% de la totalidad de hectáreas de quinoa cultivadas en la región. Se determinó que el
proceso es viable en los tres escenarios; en los que los indicadores de rentabilidad (valor presente neto, tasa
interna de retorno y relaciones beneficio costo) son positivos para el proyecto. Sin embargo, se presentaron
limitaciones debido a que los lotes anuales requeridos no se satisfacen con el tamaño de la operación; esto
se atribuye a que la concentración final del producto corresponde a la concentración de venta, razón por la
cual se propone el diseño de un medio de cultivo en el que se promueva la producción de biomasa y de esta
manera lograr disminuir los lotes de producción en la planta
| Fecha de lectura | 2023 |
|---|---|
| Idioma original | Español |
| Institución de lectura |
|
| Supervisor | María Ximena Rodríguez Bocanegra (Supervisor) & Luisa Fernanda Posada Uribe (Supervisor) |