Dos nuevas publicaciones en torno a la mitigación del cadmio en el cultivo de Cacao

• AGROSAVIA publica sus avances en el desarrollo de una nueva técnica para medir actividad metabólica microbiana tolerante a cadmio y los avances en un bioproducto a base de bacterias tolerantes a cadmio, para mitigar los niveles del metal en el cultivo de cacao.

 

Mosquera, Cundinamarca. Agosto 25 de 2022. AGROSAVIA a través del equipo de investigadores liderados por el Dr. Daniel Bravo, investigador PhD. Asociado del Centro de Investigación Tibaitatá, publicó dos nuevos artículos científicos que contribuyen al avance en la investigación sobre la biorremediación de cadmio. Esta estrategia implica el uso de bacterias tolerantes al metal pesado, estudiadas en suelos cacaoteros de diferentes partes de Colombia. Los artículos son producto de los resultados obtenidos dentro de los proyectos: ‘F2 Cadmio en cacao y las estrategias (Fontagro)’ y del proyecto ‘Contribuir mitigaciones cadmio cacao’, desarrollados con financiaciones nacionales (SGR) e internacionales (BID).

A continuación, una breve reseña de los aspectos más importantes de cada uno:

El artículo científico denominado ‘Actividad de inmovilización de cadmio bacteriana medida por microcalorimetría isotérmica en suelos cultivados con cacao de Colombia’, integra de forma holística herramientas de enfoque ‘quimio-métrico’ para caracterizar poblaciones naturales de bacterias in situ tolerantes a cadmio (en adelante se denominarán CdtB, de: Cadmium-tolerant bacteria) en fincas cacaoteras de los departamentos de Antioquia, Arauca y Santander, de forma no invasiva ni destructiva.

Esta investigación pone al servicio del sector agropecuario la posibilidad de seleccionar microorganismos y herramientas adecuadas para generar una estrategia eficiente y efectiva de biorremediación (no solo en cacao, aunque aplica particularmente para este cultivo el estudio). El estudio también aporta con respecto al enfoque que se debe tener en un completo proceso de bioprospección (la primera parte dentro de una estrategia de biorremediación), donde debe primero conocerse muy bien el ambiente antes que las poblaciones, para luego proponer procedimientos y estrategias de aplicación en campo.

Biorremediación es la subdisciplina que usa los microorganismos para remediar ambientes contaminados o que han perdido su balance natural. La bioprospección es una metodología dentro de la biorremediación, que implica buscar muestras ambientales, cultivar microorganismos y aislar poblaciones puras para un propósito posterior de remediación.

Explorar las capacidades metabólicas in situ es vital en el estudio de cadmio en cacao. Este sistema de reconocimiento de este grupo funcional microbiano, es importante para poder asegurar la calidad a la hora de escoger poblaciones microbianas tolerantes, que realmente repercutan en el diseño de un bioproducto para biorremediar cadmio en el cultivo de cacao.

El enfoque ‘quimio-métrico’ de la investigación integra un grupo de herramientas de diferentes corrientes como la biología molecular (amplificando los genes cadA y smt), la termodinámica microbiana (mediante el análisis por microcalorimetría isotérmica), las fermentaciones bacterianas (con caracterización metabólica con perfiles de microplacas Biolog), y por último, la cuantificación de cadmio por inmovilización bacteriana (mediante la espectrometría ICP-OES), todas técnicas disponibles en AGROSAVIA, Centro de Investigación Tibaitatá.

La gran conclusión del artículo es que, mediante el uso de herramientas de enfoque ‘quimio-métrico’, es posible hacer el seguimiento de todo el proceso metabólico e inferir las posibles rutas metabólicas por las cuales las poblaciones microbianas naturales de suelos cacaoteros pueden secuestrar el cadmio y retener su paso hacia la planta de cacao; y por tanto, su acumulación final en los granos de cacao. También resalta la importancia de usar las capacidades metabólicas de las CdtB para calcular la transición del metal desde la profundidad del suelo, hasta los granos de cacao, haciendo uso de conceptos teóricos como, el índice de geoacumulación y el factor de translocación.

El artículo se publicó en la revista Frontiers in Environmental Science, una editorial en Suiza, dentro de la sección especial denominada: Toxicología, polución y el ambiente.

El artículo es de libre acceso ingresando en este link: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2022.910234/full

El segundo artículo titulado ´Bacterias tolerantes a cadmio en fincas cacaoteras de Antioquia, Colombia: Aislamiento, caracterización y potencial uso para mitigar la contaminación de cadmio´ fue publicado en la revista Processes (Procesos) de la editorial también Suiza MDPI. En éste, la profesional de apoyo a la investigación del Centro de Investigación Tibaitatá, Ruth Quiroga, fue la primera autora del trabajo conjunto de investigación que contó también con la participación del Dr. Eduardo Chávez, profesor titular de la Universidad Escuela Politécnica del Litoral (ESPOL) de Guayaquil, Ecuador y el profesional de apoyo Santiago López del Centro de Investigación El Nus.

El artículo está estructurado en dos partes. La primera, trata sobre aspectos importantes para iniciar un proceso de bioprospección de este grupo funcional de bacterias que pueden inmovilizar o capturar el cadmio en el suelo cacaotero. La segunda parte del artículo trató sobre la primera inoculación de este tipo de bacterias tolerantes a cadmio en campo, en fincas cacaoteras del Magdalena medio Antioqueño. Este es el primer registro científico que muestra que este tipo de aplicaciones de CdtB es efectivo en campo en Colombia, con microorganismos con cierto nivel de preformulación.

Esto sin duda es un apoyo científico importante para el avance en el desarrollo de un bioproducto a base de bacterias tolerantes a cadmio, para mitigar los niveles del metal en el cultivo de cacao, proyecto de la agenda de investigación que Agrosavia sigue avanzando con el liderazgo del Dr. Bravo. Este paper es de libre acceso y se puede leer en este link: https://www.mdpi.com/2227-9717/10/8/1457.

Con respecto a esta segunda publicación la profesional Ruth Quiroga comentó: “Varios trabajos han sido desarrollados por el equipo de investigadores de Agrosavia que trabaja la biorremediación con los microorganismos CdtB, aislados de muestras de suelo de cultivos como cacao, arroz y lechuga. Nuestra publicación presenta un primer reporte de cinco bacterias con potencial para la remoción de cadmio, y, resultados preliminares de reducción en la concentración de cadmio en el suelo, tras la aplicación de un inóculo bacteriano en condiciones de campo. El uso de microorganismos para la remediación de suelos contaminados con metales pesados ha venido en aumento; donde, mecanismos de tolerancia al metal, como la secreción de proteínas, que permiten la unión con el metal, o la acumulación intra o extracelular, son algunas de las características que buscamos en estos microrganismos con potencial biorremediador para la mitigación de una problemática que afecta a varios cultivos. En este caso particular fue el de cacao, motor de la economía y producción del agro colombiano”.

Por su parte, el profesional de apoyo a la investigación del Centro de Investigación El Nus, Santiago López comentó: “Con esta investigación se tienen las bases y resultados promisorios, para seguir evaluando el comportamiento de las bacterias y enmiendas para la mitigación de Cd en el cultivo de cacao; no solo para el departamento de Antioquia, sino para otras regiones del país que posean vocación cacaotera. Estos avances permitirán a futuro, que los productores actualmente afectados por las normas de Cd en el cultivo, puedan más adelante, incursionar en mercados internacionales, a los cuales en la actualidad no pueden acceder”.

El enfoque holístico y la disposición de las dos publicaciones, muestra la capacidad científica y el empeño de AGROSAVIA por ofrecer alternativas limpias, con el desarrollo de bioproductos que fomenten la aplicación de desarrollos nacionales amigables con el ambiente, para solventar las necesidades del agro colombiano.