Aplicación de tecnologías ómicas al estudio de las comunidades microbianas nitrificantes y desnitrificantes para la obtención de biofiltros sumergidos y su evaluación a nivel experimental en el cultivo intensivo de Litopenaeus vannamei

Abstract

La acumulación de nitrógeno (-N) es un problema grave en el cultivo intensivo de Litopenaeus vannamei ya que está asociado a eventos de mortalidad masiva. En el presente estudio, se evaluó el efecto del uso de biofiltros sumergidos sobre los niveles de -N y la supervivencia de langostino en un cultivo intensivo experimental durante 60 días sin sifoneos y sin recambios de agua. Los biofiltros fueron previamente enriquecidos; a) Usando un protocolo de enriquecimiento para la obtención de biofilm nitrificante o b) Usando un consorcio de bacterias heterotróficas nitrificantes caracterizadas a nivel molecular. Durante el enriquecimiento, se evaluó el efecto de la fuente de carbono en la eliminación biológica del nitrógeno. En el enriquecimiento con bicarbonato de sodio el nitrógeno amoniacal total (TAN) fue removido con una eficiencia de 96.04 ± 1.16% y el análisis metagenómico reveló que el perfil taxonómico estuvo dominado por el phylum Proteobacteria (51.37%) y Bacteroidetes (9.72%). Además, se observó un aumento de 0,41% a 2,80% en la abundancia relativa del phylum Nitrospirae. Para la obtención de bacterias heterotróficas nitrificantes se evaluó la capacidad de nitrificación heterotrófica de 8 cepas aisladas a partir de suelo de manglar, perifitón y biofiltros. Las cepas seleccionadas fueron Bacillus megaterium, Bacillus haynesii, Bacillus wiedmannii y Bacillus tequilensis en las cuales se identificaron mediante PCR regiones específicas de los genes nxrB, nirS y nirK y mediante espectrometría de masas MALDI TOF TOF se identificaron enzimas claves en los procesos de nitrificación/desnitrificación reportándose por primera vez las enzimas tipo amoniaco monoxigenasa (AMO) y nitrito óxido reductasa (NXR) en el género Bacillus. En los tanques con biofiltros la calidad del agua fue óptima y los níveles de TAN y nitrito fueron más bajos respecto al control (sin biofiltro). La supervivencia en los tanques con biofiltros fueron de 96.67% y 98.33%, mientras que en el control fue de 30.00%. En los biofiltros enriquecidos con el consorcio bacteriano se identificaron enzimas relacionadas a los procesos de nitrificación/desnitrificación y metabolismo del fosfato y azufre. Los resultados 8 del presente estudio abren nuevas vías para futuras investigaciones aplicando las tecnologías ómicas al estudio de las comunidades microbianas involucradas en los ciclos del nitrógeno, fósforo y azufre para la biorremediación en la acuicultura.