Cómo podemos contribuir a una agronomía sustentable desde la física y la microfluídica?

M. L. CORDERO; PIRES MONTEIRO M.; MARCONI, V.I.; S. MONTAGNA; A.R. LODEIRO

Córdoba

Encuentro; Tercer encuentro interdisciplinario de investigadores en problemáticas ambientales de la UNC; 2019

ISEA- UNC

Introducción: Las bacterias de suelo Bradyrhizobium diazoefficiens son micronadadores con dos sistemas flagelares, utilizadas como biofertilizantes en los cultivos de soja. Son de gran interés por contribuir al desarrollo de una agricultura nacional más sustentable. Entender cómo es la movilidad de las bacterias cerca de las raíces es un desafío dada la dificultad de su visualización en el suelo. Objetivos: Nuestro proyecto propone el diseño de microdispositivos transparentes y biocompatibles que imiten la porosidad y la tortuosidad de los canales del suelo. De esta manera sería posible analizar y estudiar la movilidad de las bacterias en un medio poroso en el laboratorio, bajo condiciones controladas. Con esta motivación y enfoque interdisciplinario se realizaron simulaciones para estudiar las propiedades de las poblaciones bacterianas. Materiales y Métodos: El aporte de este trabajo es la aplicación del modelo de la dinámica de micronadadores desarrollado previamente (Berdakin et al, PRE2013, PRE2014) en medios porosos bidimensionales. En primer lugar se realizó el análisis de datos de tracking experimentales provistos por biotecnólogos (Quelas et al Sci. Report 2016) para obtener parámetros para un modelado sin ajustes. Luego se estudiaron numéricamente las propiedades de transporte de poblaciones de distintas cepas en diferentes medios porosos utilizando dinámica de Langevin.Resultados: Se calculó el desplazamiento cuadrático medio de las poblaciones y el coeficiente de difusión traslacional y su relación con el tipo de medio en el que las bacterias están inmersas. Esto nos permitió realizar una primera caracterización de las propiedades de transporte en suelos saturados con agua, relacionadas a cada sistema flagelar. Conclusiones: En todos los casos la cepa que sólo presenta el flagelo subpolar difunde más que la cepa que únicamente posee el sistema lateral y a su vez esta difunde más que la cepa salvaje, con los dos sistemas flagelares. Esta caracterización abre nuevos interrogantes sobre la funcionalidad de cada sistema flagelar (Montagna, ANALES AFA 2018, preprint 2019). Referencias: 1) Berdakin et al, Influence of swimming strategy on microorganism separation by asymmetric obstacles. Phys. Rev. E, 87:0527021, (2013).2) Guidobaldi et al, Geometrical guidance and trapping transition of human sperm cells. Phys. Rev. E., 89:0327201, (2014).3) Quelas et al Swimming performance of Bradyrhizobium diazoefficiens is an emergent property of its two flagellar systems. Sci. Rep.,6:23841, (2016).Montagna, Bacterias de suelo: Transporte en medios porosos bidimensionales, ANALES AFA, 29(4), (2018).