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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
Alejandra Jacqueline Plasencia Bedón1
Neustonic against bacteria epiphytic eutrophic lake and biodegradability of deltamethrin
Los pesticidas y plaguicidas son comúnmente usados en la agricultura. Estas sustancias
contienen fosfatos, carbonatos y piretroides; siendo estas sustancias químicas orgánicas
antropogénicas. Debido a su alta aplicación por los agricultores he ha generado una
contaminación acuática, que va desde las aguas superficiales, las aguas subterráneas y hasta las
zonas donde el agua se encuentra congelada. Esto es debido a que al momento de aplicar estas
sustancias a los cultivos tan solo del 1% al 3% son aprovechados y cumple su función mientras
el resto es dirigido hacia las fuentes de agua.
Uno de los insecticidas más usados en los cultivos agrícolas es la Deltemetrina, el cual es una
neurotoxina sistémica. Esta sustancia afecta a peces, artrópodos acuáticos y abejas, dándoles un
periodo de vida estimado entre 2 a 4 h, luego se ser aplicado el insecticida. Para poder
descomponer estas sustancias mediante la aplicación de biorremediación, es necesario realizar
investigaciones sobre las técnicas usadas y la clase de microorganismo ideal para realizar esta
tarea. Teniendo como propósito identificar bacterias neustonic o epifitas, capaces de
descomponer deltametrina, su grupo ecológico, género, y cuál de todas las especies resulta tener
más eficacia al momento de biodegradar esta sustancia toxica.
Para el procedimiento del aislamiento de cepas se lo realizo en el lago Chełmżyńskie, ubicado
en Plonia. Las muestras fueron tomadas de la epidermis del lago con un bisturí estéril de nylon
que poseía un diámetro de porosicad de 65μm y de dimensiones 50 x 50 cm. Además fueron
tomadas muestras de agua en el mismo lago. Estas muestras tomadas se las coloco en frascos de
vidrio estéril, para su adecuada trasladación a un laboratorio donde se realizaran los estudios
requeridos. Posteriormente estas muestras fueron homogenizadas entre las muetras de agua y las
muestras tomadas de la epidermis en un tampón esteril y luego fueron incubados en agar
peptona-hierro (IPA) a 20ºC. 25 cepas de bacterias fueron aisladas indistintamente de la muestra
de agua superficial.
Cuando ya se obtuvieron las colonias se las separó, para de esta manera obtener cepas puras de
cada una de las bacterias identificadas. Estas cepas puras fueron inoculadas en tubos inclinados
con agar peptona-hierro (IPA), en una cantidad de 5ml a 20ºC durante un periodo de 168h en un
agitador rotatorio (WL-2000, JW Electrónico). Los inóculos fueron trasladados a un medio de
concentración de deltametrina de mg1-1
; teniendo como finalidad realizar un análisis de control
sobre el cultivo de bacterias. La densidad óptica obtenida fue A = 0,2 ± 0,05 realizada en un
1
FICAYA – Biotecnología – 2015
espectrofotómetro "Marcel s 330 Pro" con una longitud de onda de λ = 560 nm. Se midió la
densidad óptica en medio con y sin deltametrina, luego de un periodo de incubación de 168 h
para poder observar la capacidad de adaptabilidad de las bacterias al crecimiento en presencia
de xenobióticos.
Las cepas fueron colocadas en 75ml de medio estéril en un frasco Erlenmeyer. Una muestra
fue colocada en medio con deltametrina a una concentración de mg 1-1
y la otra muestra fue
colocada en un medio sin pesticida durante 15 días a 2ºC, de los cuales se ensayaron los
cultivos a los 5, 1. Y 15 días. Para poder controlar la degradación de la deltametrina se realizó
mediante la cromatografía de gases. Obteniendo como resultado una columna capilar:
equidad-5 (Perkin Elmer) 30 m, 0,25 mm ID, 0,25 mm df. La temperatura del detector vario de
203ºC a 260ºC. con parcelas lineales con un coeficiente de correlación aproximado de 0,99.
Como resultado final sobre la investigación se observó que al encontrarse la deltametrina en la
concentración de mg1-1 posee un efecto estimulante de crecimiento sobre la mayoría de
cepas bacterianas durante los 180 días que duro la investigación. Y dando como conclusión
que varios de los microcontaminantes inhiben el metabolismo de algunos microorganismos,
dando como consecuencia una pequeña degradación de estos compuestos toxicos.
Microbial Survey of a Full-Scale, Biologically Active Filter for Treatment of Drinking Water
En los países de Europa y Asia se realiza el método de filtración activa para potabilizar el agua
mediante la implementación de procesos biológicos que reducen los costos operacionales y
productos químicos. A pesar de poseer estos beneficios, los procesos biológicos no han tenido
tanta acogida por parte de la población Estadunidense, a causa de la percepción negativa acerca
de los microorganismos y la desconfianza de eficiencia de estos procesos.
La ingestión de nitrito y nitrato por parte de los seres humanos puede resultar perjudicial para su
salud. Es por esta razón que la Agencia de los Estados Unidos de Protección Ambiental (EPA)
ha determinado niveles de agua máxima fuente de contaminantes (MCL) de nitrito y nitrato
siendo la cantidad de 1 mg / litro N y 10 mg / litro N, mas no se ha determinado los niveles de
agua máxima fuente de contaminantes en amoníaco. Este elemento se encuentra presente en las
fuentes de agua en forma libre. Y al tener oxígeno disuelto el agua tiende a nitrificarse
provocando que el nivel de pH baje. Esto puede afectar a la tasa de corrosión del sistema de
distribución (DS), lo que hace que la purificación del agua requiera de más cantidad de cloro;
además de que esto provoca el crecimiento de biofilms heterotróficas, dándole un sabor y olor
desagradable al agua potable.
El proceso para aplicar el tratamiento de filtros biológicamente activos es el siguiente:
primeramente un tren de tratamiento ventila el agua subterránea a través de filtros de arena,
finalmente es clorada y fluctuada a los domicilios de los ciudadanos. Un análisis que se realizó
sobre los filtros se descubrió que “oxidan 1,13 mg / litro de nitrógeno de amoníaco a nitrato de
nitrógeno y 38 g / litro de arsénico (III) al arsénico (V) sin la adición de un oxidante químico”.
Para esto se puso en marca un estudio polito, identificando las posibles bacterias que causarían
estas reacciones de oxidación en Amoníaco y Arsenio.
La implementación de los sistemas de tratamiento biológicamente activos tiene un campo de
desarrollo muy limitado, ya que se requiere identificar más ampliamente las clases de bacterias
existentes, debido a que estas pueden ser susceptibles a presentar el desarrollo de patógenos. La
aplicación de este procedimiento e investigación tiene como finalidad identificar a los
microorganismos que se encuentran en los filtros de agua potable a gran escala en el suroeste de
Ohio e identificar microorganismos que oxidan el amoníaco.
Se tomaron mueras de ADN de la arena de los filtros, los cuales fueron a ser analizados en el
laboratorio. Utilizando la PCR y la electroforesis se clonaron las muestras de del gen rRNA
the16S y gen amoA, en un kit de TOPO TA. Las secuencias obtenidas fueron editadas y
alineadas en MEGA4 y posteriormente con la ayuda de la función BLAST fueron comparadas
con las secuencias en la base de datos NCBI. Los resultados obtenidos de la PCR fueron un total
de 431 16S rRNA genes y 61 amoA. Después se eliminaron duplicados y secuencias
quiméricas, dando como dato restante 297 secuencias únicas de genes 16S rRNA y 31 únicas
amoA.
Gracias a los datos obtenidos pudieron observar que “el agua subterránea en bruto contenía un
promedio de 1,13 mg / litro de nitrógeno amoniacal antes de la filtración y menos de 0,1 mg /
litro N después de la filtración”. Determinado que el amoníaco surge luego de la filtración del
nitrato, oxidando de esta manera los filtros. Esto también se provoca por los filtros que están
diseñados para operar a bajas concentraciones de amoníaco siendo estas cantidades procesadas
limitadas. Durante la investigación realizada se puedo identificar a una bacteria llamada
"Candidatus Nitrotoga artica", la cual es capaz de dar flexibilidad operativa beneficioso para el
filtro. Optimizando de esta forma el trabajo realizado por los filtros de agua potable.
Choosing Organic Pesticides over Synthetic Pesticides May Not Effectively Mitigate
Environmental Risk in Soybeans
Los plaguicidas orgánicos produces huellas ecológicas muy reducidas, por lo que es un factor
sostenible en los campos de la agricultura. En Canadá en el año2003 su gobierno implementó el
Programa de Reducción de Riesgos de Plaguicidas como una estrategia para el mejoramiento
del desarrollo y reducir los riesgos ambientales. En los sistemas de producción orgánica se han
realizado estudios sobre el control de plagas utilizando métodos convencionales e integrados.
Los resultados obtenidos fueron muy divergentes los cuales pueden ser a causa de la influencia
de la geografía, el clima y los mecanismos de plagas.
Durante varios años se ha realizado estudios en cultivos de soja analizando la efectividad de los
insecticidas orgánicos como agentes de control biológico en el manejo de poblaciones de áfidos
y se observó que, cuando el pulgón que afectaba al cultivo era muy persistente y superaba el
umbral económico se veían obligados a aplicar esas sustancias en grandes cantidades.
Algunos de los insecticidas contienen ingredientes activos sintéticos, los cuales son tóxicos para
el suelo. Los insecticidas naturales orgánicos son certificados por Canadá y tienen componentes
amigables con el medio ambiente, además de que cumplen las mismas funciones q los
insecticidas sintéticos. Para comprobar esto se ha realizado pruebas en laboratorios,
determinado de esta forma el grado de toxicidad con relación a varias especies de enemigos que
posee la soja. En la soja existen dos depredadores que son muy comunes y provocan grandes
pérdidas en los cultivos, los cuales son: ladybeetle asiática multicolor Harmonia axyridis e
insidioso insecto flor Orius insidiosus. En los estudios realizados se obtuvieron diferencias en la
tasa de moralidad de estos insectos; y se obtuvo como resultado que los insecticidas registrados
eran mayoritariamente tóxicos que sus enemigos. En el caso de ladybeetle resultaron ser menos
tóxicos y en Beauveria bassiana ligeramente toxico para sus larvas.
El EIQ es una manera de calcular el impacto que producen las estrategias empleadas para el
control de un cultivo, y está basado en datos que son disponibles en las hojas MSDS, en la
clasificación de plaguicidas, tomando en cuenta también la tasa de aplicabilidad.
Épicamente los resultados mostrados se relacionaron con el impacto ambiental generado y en
esta relación se apreció que los nuevos insecticidas sintéticos poseen un mejor rendimiento ante
los insecticidas orgánicos. Lo que los hace más sostenibles. Y es por esta razón que los
agricultores prefieren pagar más por un producto sintético que les garantiza un mejor manejo
ante las plagas. Es por esta razón que los sistemas de manejo integrado de plagas buscan diseñar
e implementar estrategias biológicas para minimizar el impacto ambiental producido.
Para determinar el grado de toxicidad producida por enemigos de la soja se realizó
experimentación en laboratorio utilizando ejemplares de Los adultos y larvas de ladybeetle
asiática multicolor Harmonia axyridis y adultos de insidiosa bug flor Orius insidiosus, los
cuales fueron tratados con insecticidas a concentraciones de 0,5, 1 y 2 × tasa de campo
utilizando una torre de pulverización con aerógrafo. Por otro lado también se realizó la
experimentación con otro tratamiento el cual consistía en 1 ml de agua destilada.
Los resultados que se obtuvieron fueros los siguientes:
En los adultos de Orius insidiosus en agua destilada se registró un exceso de huevos Ephistia
congelados y una morralidad a las 18, 24 y 48h luego del tratamiento.
En los adultos de Harmonia axyridis en agua destilada exceso de huevos Ephistia congelados
por comida con una mortalidad de 24h durante 168h.
En larvas de Harmonia axyridis fueron colocadas junto a huevos Ephistia para evitar el
canibalismo.
En la experimentación realizada se realizó el ajuste de Henderson-Tilton para obtener los datos
de mortalidad que causan los insecticidas naturales; además también fueron sometidos a un
sistema contable denominado ANOVA de modelo mixto, para evaluar la concentración
existente, el tratamiento y el tiempo de evaluación.

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Acción de la biotecnología ambiental

  • 1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE Alejandra Jacqueline Plasencia Bedón1 Neustonic against bacteria epiphytic eutrophic lake and biodegradability of deltamethrin Los pesticidas y plaguicidas son comúnmente usados en la agricultura. Estas sustancias contienen fosfatos, carbonatos y piretroides; siendo estas sustancias químicas orgánicas antropogénicas. Debido a su alta aplicación por los agricultores he ha generado una contaminación acuática, que va desde las aguas superficiales, las aguas subterráneas y hasta las zonas donde el agua se encuentra congelada. Esto es debido a que al momento de aplicar estas sustancias a los cultivos tan solo del 1% al 3% son aprovechados y cumple su función mientras el resto es dirigido hacia las fuentes de agua. Uno de los insecticidas más usados en los cultivos agrícolas es la Deltemetrina, el cual es una neurotoxina sistémica. Esta sustancia afecta a peces, artrópodos acuáticos y abejas, dándoles un periodo de vida estimado entre 2 a 4 h, luego se ser aplicado el insecticida. Para poder descomponer estas sustancias mediante la aplicación de biorremediación, es necesario realizar investigaciones sobre las técnicas usadas y la clase de microorganismo ideal para realizar esta tarea. Teniendo como propósito identificar bacterias neustonic o epifitas, capaces de descomponer deltametrina, su grupo ecológico, género, y cuál de todas las especies resulta tener más eficacia al momento de biodegradar esta sustancia toxica. Para el procedimiento del aislamiento de cepas se lo realizo en el lago Chełmżyńskie, ubicado en Plonia. Las muestras fueron tomadas de la epidermis del lago con un bisturí estéril de nylon que poseía un diámetro de porosicad de 65μm y de dimensiones 50 x 50 cm. Además fueron tomadas muestras de agua en el mismo lago. Estas muestras tomadas se las coloco en frascos de vidrio estéril, para su adecuada trasladación a un laboratorio donde se realizaran los estudios requeridos. Posteriormente estas muestras fueron homogenizadas entre las muetras de agua y las muestras tomadas de la epidermis en un tampón esteril y luego fueron incubados en agar peptona-hierro (IPA) a 20ºC. 25 cepas de bacterias fueron aisladas indistintamente de la muestra de agua superficial. Cuando ya se obtuvieron las colonias se las separó, para de esta manera obtener cepas puras de cada una de las bacterias identificadas. Estas cepas puras fueron inoculadas en tubos inclinados con agar peptona-hierro (IPA), en una cantidad de 5ml a 20ºC durante un periodo de 168h en un agitador rotatorio (WL-2000, JW Electrónico). Los inóculos fueron trasladados a un medio de concentración de deltametrina de mg1-1 ; teniendo como finalidad realizar un análisis de control sobre el cultivo de bacterias. La densidad óptica obtenida fue A = 0,2 ± 0,05 realizada en un 1 FICAYA – Biotecnología – 2015
  • 2. espectrofotómetro "Marcel s 330 Pro" con una longitud de onda de λ = 560 nm. Se midió la densidad óptica en medio con y sin deltametrina, luego de un periodo de incubación de 168 h para poder observar la capacidad de adaptabilidad de las bacterias al crecimiento en presencia de xenobióticos. Las cepas fueron colocadas en 75ml de medio estéril en un frasco Erlenmeyer. Una muestra fue colocada en medio con deltametrina a una concentración de mg 1-1 y la otra muestra fue colocada en un medio sin pesticida durante 15 días a 2ºC, de los cuales se ensayaron los cultivos a los 5, 1. Y 15 días. Para poder controlar la degradación de la deltametrina se realizó mediante la cromatografía de gases. Obteniendo como resultado una columna capilar: equidad-5 (Perkin Elmer) 30 m, 0,25 mm ID, 0,25 mm df. La temperatura del detector vario de 203ºC a 260ºC. con parcelas lineales con un coeficiente de correlación aproximado de 0,99. Como resultado final sobre la investigación se observó que al encontrarse la deltametrina en la concentración de mg1-1 posee un efecto estimulante de crecimiento sobre la mayoría de cepas bacterianas durante los 180 días que duro la investigación. Y dando como conclusión que varios de los microcontaminantes inhiben el metabolismo de algunos microorganismos, dando como consecuencia una pequeña degradación de estos compuestos toxicos. Microbial Survey of a Full-Scale, Biologically Active Filter for Treatment of Drinking Water En los países de Europa y Asia se realiza el método de filtración activa para potabilizar el agua mediante la implementación de procesos biológicos que reducen los costos operacionales y productos químicos. A pesar de poseer estos beneficios, los procesos biológicos no han tenido tanta acogida por parte de la población Estadunidense, a causa de la percepción negativa acerca de los microorganismos y la desconfianza de eficiencia de estos procesos. La ingestión de nitrito y nitrato por parte de los seres humanos puede resultar perjudicial para su salud. Es por esta razón que la Agencia de los Estados Unidos de Protección Ambiental (EPA) ha determinado niveles de agua máxima fuente de contaminantes (MCL) de nitrito y nitrato siendo la cantidad de 1 mg / litro N y 10 mg / litro N, mas no se ha determinado los niveles de agua máxima fuente de contaminantes en amoníaco. Este elemento se encuentra presente en las fuentes de agua en forma libre. Y al tener oxígeno disuelto el agua tiende a nitrificarse provocando que el nivel de pH baje. Esto puede afectar a la tasa de corrosión del sistema de distribución (DS), lo que hace que la purificación del agua requiera de más cantidad de cloro; además de que esto provoca el crecimiento de biofilms heterotróficas, dándole un sabor y olor desagradable al agua potable.
  • 3. El proceso para aplicar el tratamiento de filtros biológicamente activos es el siguiente: primeramente un tren de tratamiento ventila el agua subterránea a través de filtros de arena, finalmente es clorada y fluctuada a los domicilios de los ciudadanos. Un análisis que se realizó sobre los filtros se descubrió que “oxidan 1,13 mg / litro de nitrógeno de amoníaco a nitrato de nitrógeno y 38 g / litro de arsénico (III) al arsénico (V) sin la adición de un oxidante químico”. Para esto se puso en marca un estudio polito, identificando las posibles bacterias que causarían estas reacciones de oxidación en Amoníaco y Arsenio. La implementación de los sistemas de tratamiento biológicamente activos tiene un campo de desarrollo muy limitado, ya que se requiere identificar más ampliamente las clases de bacterias existentes, debido a que estas pueden ser susceptibles a presentar el desarrollo de patógenos. La aplicación de este procedimiento e investigación tiene como finalidad identificar a los microorganismos que se encuentran en los filtros de agua potable a gran escala en el suroeste de Ohio e identificar microorganismos que oxidan el amoníaco. Se tomaron mueras de ADN de la arena de los filtros, los cuales fueron a ser analizados en el laboratorio. Utilizando la PCR y la electroforesis se clonaron las muestras de del gen rRNA the16S y gen amoA, en un kit de TOPO TA. Las secuencias obtenidas fueron editadas y alineadas en MEGA4 y posteriormente con la ayuda de la función BLAST fueron comparadas con las secuencias en la base de datos NCBI. Los resultados obtenidos de la PCR fueron un total de 431 16S rRNA genes y 61 amoA. Después se eliminaron duplicados y secuencias quiméricas, dando como dato restante 297 secuencias únicas de genes 16S rRNA y 31 únicas amoA. Gracias a los datos obtenidos pudieron observar que “el agua subterránea en bruto contenía un promedio de 1,13 mg / litro de nitrógeno amoniacal antes de la filtración y menos de 0,1 mg / litro N después de la filtración”. Determinado que el amoníaco surge luego de la filtración del nitrato, oxidando de esta manera los filtros. Esto también se provoca por los filtros que están diseñados para operar a bajas concentraciones de amoníaco siendo estas cantidades procesadas limitadas. Durante la investigación realizada se puedo identificar a una bacteria llamada "Candidatus Nitrotoga artica", la cual es capaz de dar flexibilidad operativa beneficioso para el filtro. Optimizando de esta forma el trabajo realizado por los filtros de agua potable. Choosing Organic Pesticides over Synthetic Pesticides May Not Effectively Mitigate Environmental Risk in Soybeans Los plaguicidas orgánicos produces huellas ecológicas muy reducidas, por lo que es un factor sostenible en los campos de la agricultura. En Canadá en el año2003 su gobierno implementó el Programa de Reducción de Riesgos de Plaguicidas como una estrategia para el mejoramiento
  • 4. del desarrollo y reducir los riesgos ambientales. En los sistemas de producción orgánica se han realizado estudios sobre el control de plagas utilizando métodos convencionales e integrados. Los resultados obtenidos fueron muy divergentes los cuales pueden ser a causa de la influencia de la geografía, el clima y los mecanismos de plagas. Durante varios años se ha realizado estudios en cultivos de soja analizando la efectividad de los insecticidas orgánicos como agentes de control biológico en el manejo de poblaciones de áfidos y se observó que, cuando el pulgón que afectaba al cultivo era muy persistente y superaba el umbral económico se veían obligados a aplicar esas sustancias en grandes cantidades. Algunos de los insecticidas contienen ingredientes activos sintéticos, los cuales son tóxicos para el suelo. Los insecticidas naturales orgánicos son certificados por Canadá y tienen componentes amigables con el medio ambiente, además de que cumplen las mismas funciones q los insecticidas sintéticos. Para comprobar esto se ha realizado pruebas en laboratorios, determinado de esta forma el grado de toxicidad con relación a varias especies de enemigos que posee la soja. En la soja existen dos depredadores que son muy comunes y provocan grandes pérdidas en los cultivos, los cuales son: ladybeetle asiática multicolor Harmonia axyridis e insidioso insecto flor Orius insidiosus. En los estudios realizados se obtuvieron diferencias en la tasa de moralidad de estos insectos; y se obtuvo como resultado que los insecticidas registrados eran mayoritariamente tóxicos que sus enemigos. En el caso de ladybeetle resultaron ser menos tóxicos y en Beauveria bassiana ligeramente toxico para sus larvas. El EIQ es una manera de calcular el impacto que producen las estrategias empleadas para el control de un cultivo, y está basado en datos que son disponibles en las hojas MSDS, en la clasificación de plaguicidas, tomando en cuenta también la tasa de aplicabilidad. Épicamente los resultados mostrados se relacionaron con el impacto ambiental generado y en esta relación se apreció que los nuevos insecticidas sintéticos poseen un mejor rendimiento ante los insecticidas orgánicos. Lo que los hace más sostenibles. Y es por esta razón que los agricultores prefieren pagar más por un producto sintético que les garantiza un mejor manejo ante las plagas. Es por esta razón que los sistemas de manejo integrado de plagas buscan diseñar e implementar estrategias biológicas para minimizar el impacto ambiental producido. Para determinar el grado de toxicidad producida por enemigos de la soja se realizó experimentación en laboratorio utilizando ejemplares de Los adultos y larvas de ladybeetle asiática multicolor Harmonia axyridis y adultos de insidiosa bug flor Orius insidiosus, los cuales fueron tratados con insecticidas a concentraciones de 0,5, 1 y 2 × tasa de campo utilizando una torre de pulverización con aerógrafo. Por otro lado también se realizó la experimentación con otro tratamiento el cual consistía en 1 ml de agua destilada.
  • 5. Los resultados que se obtuvieron fueros los siguientes: En los adultos de Orius insidiosus en agua destilada se registró un exceso de huevos Ephistia congelados y una morralidad a las 18, 24 y 48h luego del tratamiento. En los adultos de Harmonia axyridis en agua destilada exceso de huevos Ephistia congelados por comida con una mortalidad de 24h durante 168h. En larvas de Harmonia axyridis fueron colocadas junto a huevos Ephistia para evitar el canibalismo. En la experimentación realizada se realizó el ajuste de Henderson-Tilton para obtener los datos de mortalidad que causan los insecticidas naturales; además también fueron sometidos a un sistema contable denominado ANOVA de modelo mixto, para evaluar la concentración existente, el tratamiento y el tiempo de evaluación.