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Efficient energy harvesting for microbial fuel cell dedicated to wireless sensor network
No full textMicrobial Fuel Cell (MFC) is novel technology for harvesting a fully sustainable zero emissions bioenergy that, by means of dedicated electronic circuits, suitably can be used for the proper functioning of a single Wireless Sensor Network (WSN) node. MFC is a bioreactor that transforms energy stored in chemical bonds of organic compounds into electrical energy. Low-power electronic devices allow now the design of electronic systems characterized by very low energy consumption. Accordingly, this allows the use of power sources based on energy harvesting techniques that involve clean renewable sources as MFC The first section of the paper introduces technological characteristics of the cell. The second one briefly examines the gap between electrical supplying of the cell and the energy requirements of WSN nodes. The design requires the usage of a step-up DC/DC converter, so the last part of the paper deals with the problems that occur when you want realize a system including a single MFC reactor for powering a single WSN nod
Detección y evaluación de la actividad antifúngica e insecticida de quitinasas producidas por bacterias del género Xenorhbadus sp Sc-CR9
No full textEl uso de agroquímicos representa un problema ambiental y de salud, ya que puede ocasionar problemas de resistencia, alteración al ambiente, contaminación y riesgo para la salud humana. Una alternativa diferente y más segura al uso de productos químicos es recurrir al control biológico en donde se utilizan estrategias y productos originados a partir de organismos vivos, para el control y supresión de plagas.
Una opción viable es el uso del complejo entomopatógeno Steinernema-Xenorhabdus conformado por una simbiosis entre un nemátodo y una bacteria. Xenorhabdus es un género de enterobacterias productoras de compuestos con actividad antimicrobiana, antifúngica e insecticida. Entre estos compuestos podemos destacar la producción de enzimas quitinolíticas como las quitinasas y las N-acetilhexosaminidasas, las cuales son utilizadas por la bacteria para degradar la molécula de quitina para aprovecharla como fuente de carbono.
La quitina es uno de los biopolímeros más abundantes en el planeta, es una parte constitutiva del exoesqueleto, membrana y matriz del intestino de los insectos además de las paredes celulares de los hongos. Debido a la importancia estructural que representa la quitina en estos organismos, se ha investigado el potencial de las quitinasas como agentes controladores de plagas y enfermedades.
Por esta razón en la presente investigación se buscó evidenciar la producción de quitinasas por parte de la bacteria Xenorhabdus sp Sc-CR9, para lo cual se estimuló la producción de estas enzimas con medios de cultivos suplementados con quitina coloidal (Medio Quitina y Medio Quitina-PL). Además, se evaluó la producción de las enzimas por parte de la fase II de la bacteria, para lo cual se indujo esta fase por medio de la adición de una alta concentración de sal (1,5%) al medio de cultivo.
Se observó crecimiento de la fase I y II de Xenorhabdus sp Sc-CR9 en los medios líquidos evaluados, en el caso de los medios sólidos solo se obtuvo crecimiento en el medio Quitina-PL. A partir del cultivo líquido se aisló la fracción proteica obteniendo concentraciones de 0,715 mg/ml para la fase I y 5 mg/ml para la fase II. La actividad quitinolítica para la proteína obtenida a partir de ambas fases de la bacteria fue de 0,63 U/mg.
Se evaluó la actividad biológica contra hongos (Botrytis sp y Fusarium sp), oomycetes (Pythium y Phytophthora) y larvas de Galleria mellonella y se observó que la exposición al extracto proteico causó efectos negativos en la germinación de esporas del hongo Fusarium sp. mientras que no se encontró ningún efecto negativo sobre el crecimiento de los otros hongos, oomycetes ni larvas de Galleria mellonella.
Complementariamente a partir del análisis del genoma de Xenorhabdus sp Sc-CR9 se identificaron genes que podrían formar parte del sistema quitinolítico de esta bacteria. Xenorhabdus sp Sc-CR9 cuenta con genes que codifican para dos β-N-acetilhexosaminidasa, una proteína de unión a quitina y cuatro proteínas participantes de la ruta NAG, NagA, NagB, NagC y NagE (PTS GlcNac). Con los análisis realizados a nivel de cultivo, análisis genómico y el uso de imprimadores específicos se considera que Xenorhabdus sp Sc-CR9 produce enzimas que forman parte de la vía catabólica para la degradación de la quitina, sin embargo, es necesario realizar más estudios que permitan obtener datos concluyentes con respecto a la capacidad que tiene esta bacteria para la producción de quitinasas, las características particulares y la funcionalidad que podría tener esta proteína.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Básicas::Maestría Académica en Biologí
Efecto de fermentos microbianos sobre el desarrollo de plántulas de caña de azúcar (Saccharum officinarum L.)
No full textUCR::Docencia::Ciencias Agroalimentarias::Facultad de Ciencias Agroalimentarias::Escuela de Agronomí
Efecto de tres formulaciones de Azospirillum brasilense (Tarrand, Krieg y Döbereiner) sobre el crecimiento de arroz (Oryza sativa L.) bajo condiciones de invernadero
No full textTesis (licenciatura en agronomía)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ciencias Agroalimentarias. Escuela de Agronomía, 2023El cultivo del arroz depende actualmente en gran medida de la fertilización química, pero el uso desmedido de este insumo trae como consecuencia contaminación ambiental y daños a la salud humana. Una alternativa ante este hecho es la utilización de biofertilizantes a base de bacterias promotoras de crecimiento vegetal entre ellas Azospirillum brasilense, una bacteria con propiedades que potencializan el crecimiento de las plantas. En el presente trabajo se evaluó el efecto de Azospirillum brasilense sobre el crecimiento de plantas de arroz a nivel de invernadero mediante tres ensayos en los que se utilizó tres tipos de inoculantes: medio líquido de melaza, vermicompost y una suspensión bacteriana sometida a un proceso de liofilización (criodesecación), en combinación con tres concentraciones de A. brasilense 107, 108 y 109 UFC, además un tratamiento testigo sin inocular. Se evaluó la altura del tallo, longitud de raíz, peso fresco y seco de la parte aérea y radicular, así como la relación entre la raíz/tallo. Se observó que al inocular el arroz con el medio líquido de melaza presentó una tendencia positiva en el crecimiento de las plantas, con pesos frescos aéreos superiores de hasta un 37% (1,6 g) respecto al testigo, la concentración de 108 y 109 UFC/ml evidenciaron pesos frescos de raíz mayores a un 32% (1,5 g) en relación con el tratamiento de menor concentración 107 UFC/ml, se obtuvo un 52% más que el tratamiento testigo (2,5 g). De igual forma, para la relación raíz/tallo, la concentración 108 UFC/ml con respecto al testigo y la concentración de 107 UFC/ml, fue superior hasta un 40% (0,29), no diferenciándose estadísticamente del tratamiento 109 UFC/ml. En el inoculante vermicompost en la concentración de 108 UFC/g se evidenció un peso fresco inferior de hasta un 31% menor (1,5 g) a los otros tratamientos inoculados con la bacteria y el testigo...UCR::Docencia::Ciencias Agroalimentarias::Facultad de Ciencias Agroalimentarias::Escuela de Agronomí
Aislamiento e identificación de cepas de azospirillum, y evaluación de su capacidad para suplir las necesidades de nitrógeno en plantas de oryza sativa (arroz)
No full textProyecto de Graduación (Bachillerato en Ingeniería en Biotecnología) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Biología, 2003.El arroz es un cultivo básico en la agricultura costarricense, por lo que la búsqueda de opciones de fertilización nitrogenada de bajo costo y amigables con el ambiente no deja de ser importante. Una de estas opciones es el uso de biofertilizantes, para los cuales se puede utilizar la bacteria fijadora de nitrógeno Azospirillum sp.
El objetivo de este trabajo fue el de aislar e identificar diferentes cepas de Azospirillum sp., y evaluar su capacidad para suplir las necesidades de nitrógeno en un cultivo de arroz en invernadero. Las cepas se aislaron a partir de raíces de arroz, utilizando para ello un medio semisólido libre de nitrógeno, y luego se identificaron mediante estudios morfológicos y bioquímicos. Posteriormente las cepas aisladas fueron inoculadas en el suelo donde crecían las plantas de arroz, siguiendo un diseño experimental completamente aleatorizado.
Se aislaron y purificaron cinco cepas de bacterias fijadoras de nitrógeno, de las cuales tres se identificaron como Azospirillum lipoferum, una como Pseudomonas floridana y otra no pudo ser identificada. La inoculación del arroz con estas cepas no produjo aumentos significativos en los pesos fresco y seco de las plantas, y además se observó una alta variabilidad en cuanto su tamaño.
A pesar de que la alta variabilidad de los datos enmascaró el efecto de la inoculación, una de las cepas de A. lipoferum mostró tendencia a suplir una parte del nitrógeno requerido por las plantas.Rice is a basic crop for Costa Rican agriculture, and the search of cheap and environmental friendly nitrogen fertilization options for this crop is very important. Biofertilizers are a good option, and the nitrogen fixing bacterium Azospirillum sp. can be used for this purpose. The goal of this work was isolate and identify different strains of Azospirillum sp. and evaluate its capacity for supply nitrogen in a greenhouse rice crop. Strains were isolated from rice roots using a semisolid nitrogen free medium, then they were identified by means of morphological and biochemical studies. Afterwards, isolated strains were inoculated in soil where rice plants were growing, with a totally randomized experimental design. It were isolated and purified five strains of nitrogen fixing bacteria. Three strains were identified as Azospirillum lipoferum, one as Pseudomonas floridana and the other was not identified. Inoculation of rice with strains did not produce significant increments in fresh and dry weight of plants, and there was high variability in plants size. In spite of high variability of data masked the effects of inoculation, one of the strains of A. lipoferum showed tendency to supply part of nitrogen required for plants.Laboratorio de Microbiología Agrícola (CIA)
Centro de Investigaciones Agronómicas Universidad de Costa Ric
Evaluación de acarreadores sólidos para la producción de un inoculante a base de Azospirillum brasilense y su efecto sobre la germinación y el crecimiento de arroz bajo condiciones de laboratorio e invernadero
No full textTesis (licenciatura en ingeniería agronómica)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ciencias Agroalimentarias. Escuela de Agronomía, 2020Las bacterias del género Azospirillum, pueden mejorar el crecimiento de las plantas por medio de una amplia variedad de mecanismos, tales como fijación biológica de nitrógeno, solubilización de fosfatos y síntesis de reguladores de crecimiento. El uso de este microorganismo como inoculante puede contribuir para aumentar la eficiencia de la producción agrícola. En el presente trabajo se evaluó la sobrevivencia de la cepa DMS1859 Azospirillum brasilense inoculada en cuatro acarreadores sólidos (talco, almidón, aserrín y vermicompost) durante 8, 35, 50 y 70 días de almacenamiento a 4°C. Los datos obtenidos en el recuento se transformaron a Log (10). Además, se realizaron dos experimentos (uno en laboratorio y uno en invernadero), para determinar la eficiencia y potencial de la inoculación de A. brasilense en los acarreadores para favorecer el crecimiento y desarrollo de plantas de arroz. El experimento en laboratorio estuvo compuesto por los acarreadores sólidos inoculados, acarreadores sólidos sin inocular y un testigo. Se determinó el efecto de los tratamientos sobre el porcentaje de germinación y el crecimiento del arroz a los 32, 66, 101 y 129 70 días de almacenamiento de los acarreadores. En el experimento en invernadero, los tratamientos empleados fueron inoculante sólido con acarreador vermicompost (2,8 x 108 UFC g-1), el inóculo líquido de A. brasilense (8,5 x 1010 bacterias ml-1) y un testigo absoluto a base de agua y se determinó su efecto sobre el crecimiento del arroz a los 90 días después de la siembra. Se observó una sobrevivencia significativamente mayor de A. brasiliense en los tratamientos correspondientes a talco y vermicompost con una carga bacteriana de 107 UFC g-1 y 108 UFC g-1 de inoculante, respectivamente. No se observaron diferencias significativas en la germinación de los tratamientos inoculados, sin inocular y testigo, con un promedio de 91% de germinación a las 72 horas después de la siembra...UCR::Docencia::Ciencias Agroalimentarias::Facultad de Ciencias Agroalimentarias::Escuela de Agronomí
Respuesta de la co-inoculación de Rhizobium y Azospirillum y la adición de molibdeno en frijol (Phaseolus vulgaris L.)
No full textTesis (licenciatura en ingeniería agronómica con énfasis en fitotecnía)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ciencias Agroalimentarias. Escuela de Agronomía, 2018El uso de las Bacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR) en el cultivo frijol, puede contribuir a una mayor sostenibilidad de la actividad reduciendo los costos productivos y beneficiando al consumidor y al ambiente. Se estudió la co-inoculación de Rhizobium y Azospirillum y la adición de molibdeno, en dos variedades de frijol (Phaseolus vulgaris L.) Nambí y Cabécar bajo invernadero, en un arreglo factorial 3x2x2, con cinco repeticiones. Se trabajó con las cepas de Rhizobium CIAT 639 y CIAT 899, dos niveles de molibdeno aplicado al suelo (con molibdeno y sin molibdeno), y la inoculación con la cepa de Azospirillum brasilense, DSM1859. Las variables de crecimiento estudiadas fueron altura de planta, peso fresco y seco de la parte aérea, peso fresco y seco de raíces, longitud de raíces, superficie especifica de raíz, contenido de nutrientes de la parte aérea, número y peso fresco de nódulos. Todas las variables fueron medidas al 50% de la floración. Para la variedad de frijol negro Nambí, se observaron diferencias significativas en el factor inoculación con Rhizobium, para las variables peso fresco (18,14 g) y seco (2,32 g) de la parte aérea con la cepa CIAT 899, con respecto al tratamiento sin inocular 15,94 g y 2,11 g respectivamente. En el caso de la variedad Cabécar fueron encontradas diferencias significativas para las variables altura de planta (27,43 cm), peso seco de la parte aérea (2,42 g), peso seco de la raíz (0,98 g) entre la cepa CIAT 899 y el tratamiento sin inocular. Con respecto al factor inoculación con Azospirillum brasilense, en la variedad Nambí, se encontraron diferencias significativas para las variables peso fresco de la parte aérea: suelo inoculado (18,25 g) y suelo sin inocular (15,61 g). Así mismo para el peso seco de la parte aérea: suelo inoculado (2,36 g), y suelo sin inocular, (2,09 g), La co-inoculación de la cepa CIAT 899...UCR::Docencia::Ciencias Agroalimentarias::Facultad de Ciencias Agroalimentarias::Escuela de Agronomí
Estudio de la capacidad floculante de bacterias productoras de polímeros extracelulares para su potencial utilización en sistemas de tratamiento aerobio con lodos activados
No full textUCR::Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Salud::Maestría Académica en Microbiologí
Efecto de rizobacterias promotoras de crecimiento (RPC) sobre el arroz (Oryza sativa L) en invernadero bajo condiciones de estrés hídrico
No full textUCR::Docencia::Ciencias Agroalimentarias::Facultad de Ciencias Agroalimentarias::Escuela de Agronomí
Evaluación de la calidad de suelos de alta y baja productividad en una finca bananera bajo manejo convencional en el Caribe de Costa Rica
No full textEl presente trabajo resalta la importancia de abordar la evaluación de la calidad del suelo en el cultivo de banano en Costa Rica como herramienta para asegurar la sostenibilidad y productividad en esta actividad agrícola. En el primer capítulo, se realizó una revisión sobre la relación entre la calidad del suelo, la sostenibilidad y la productividad del cultivo de banano. Se destacó que la degradación del suelo debido a prácticas agrícolas intensivas ha afectado la productividad de las plantaciones bananeras en Costa Rica. El capítulo enfatiza la necesidad de un enfoque más integrado y detallado para evaluar los impactos del monocultivo y las prácticas agrícolas en la calidad del suelo. Se propone además la creación de índices regionales que incluyan la diversidad de condiciones en las que se cultiva el banano, proporcionando así herramientas para mejorar la gestión del suelo y asegurar la sostenibilidad del cultivo en el país. El segundo capítulo se enfoca en la génesis y clasificación de suelos de alta y baja productividad en una finca bananera y un suelo de un bosque secundario maduro en el Caribe de Costa Rica. Se describen los factores formadores del suelo, como el material parental, la mineralogía, el clima, la cobertura vegetal, y el relieve. Además, se presenta la clasificación taxonómica de los suelos estudiados y se analizan las características físicas y químicas de los perfiles de suelo en las diferentes ubicaciones. Los resultados muestran diferencias contrastantes en las pro-piedades intrínsecas del suelo entre las condiciones de producción de alta y baja productividad, así como en comparación con el suelo del bosque maduro, lo cual tiene implicaciones directas en la gestión y prácticas agrícolas necesarias para optimizar la producción. El tercer capítulo presenta una evaluación de la calidad del suelo en dos condiciones de producción de banano, alta y baja productividad y un suelo de un bosque secundario maduro. Se utilizaron indicadores físicos, químicos y biológicos para medir la calidad del suelo. Los resultados indican que los suelos de alta productividad presentan mejores indicadores de calidad en comparación con los suelos de baja productividad. Además, el estudio obtuvo un conjunto mínimo de indicadores para obtener índices de calidad de suelo en plantaciones de banano con condiciones similares y sienta las bases para futuras investigaciones.This research highlights the importance of evaluating soil quality in banana cultivation in Costa Rica as a tool to ensure sustainability and productivity in this agricultural activity. In the first chapter, the relationship between soil quality, sustainability, and the productivity of banana cultivation is reviewed. It highlights how soil degradation due to intensive agricultural practices has affected the productivity of banana plantations in Costa Rica. This chapter emphasized the need for a more integrated and detailed approach to assessing the impacts of monoculture and agricultural practices on soil quality. It also proposed the creation of regional indices that reflect the diverse conditions in which ba-nanas are grown, providing tools to improve soil management and ensure the crop's sustainability in the country. The second chapter focused on the genesis and classification of high and low productivity soils in a banana farm and a secondary mature forest in the Caribbean region of Costa Rica. Soil-forming factors such as parent material, mineralogy, climate, vegetation cover, and relief are described. In addition, the taxonomic classifica-tion of the studied soils is presented, and the physical and chemical characteristics of the soil profiles at different locations were analysed. The results showed significant differences in the intrinsic properties of the soils between high and low productivity plantations, as well as compared to the secondary mature forest. These differences had direct implications for the management practices necessary to optimize production. The third chapter presented an assessment of soil quality in high and low productivity banana plantations and secondary mature forest. Physical, chemical, and biological indicators were used to measure soil quality. The results indicated that high productivity soils had better quality indicators compared to low productivity soils. Additionally, the study identified a mini-mum set of indicators to develop soil quality indices in banana plantations with similar conditions, laying the foundation for future research.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Agroalimentarias::Maestría Académica en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturales con énfasis en Suelo
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